APOSTILA L&A SOLDAGEM
PROCESSO DE SOLDAGEM TIG
APOSTILA L&A SOLDAGEM
PROCESSO DE SOLDAGEM TIG
SALVADOR
2012
Copyright 2012 por L&A SOLDAGEM. Todos os direitos reservados
Área Tecnológica L&A Soldagem
Elaboração: Victor Áquila
Revisão Técnica: Leandro Henrique Costa Soares / Otavio de Oliveira Pires
Junior
Catalogação na fonte
__________________________________________________
Escola de Soldagem L&A – Centro de Formação de Soldadores.
Soldagem MIG/MAG e Arame Tubular. Salvador, 2012. 41p rev 2.
I. Soldagem.
________________________________________________________
ESCOLA DE SOLDAGEM L&A
TV. Luiz Viana Filho, Nº 900 Itapuã
Salvador – Bahia – Brasil
CEP 41630-355
Tel.: (71) 3375-1780
Email: [email protected]
Site: www.lasoldagem.com.br
Processo TIG
APRESENTAÇÃO
Com o objetivo de apoiar e proporcionar a melhoria contínua do padrão
de qualidade e produtividade da indústria, a L&A Soldagem disponibiliza cursos
de formação de soldadores dos processos MIG/MAG, arame tubular, TIG e
eletrodo revestido. Estes cursos abordam conteúdos teóricos e práticos que
são direcionados para indústrias nos diversos segmentos, através de formação
de profissionais aptos e qualificados, além de propiciar conhecimentos
vivenciados na indústria, a L&A soldagem entra com o papel de melhor garantir
a entrada de soldadores no mercado de trabalho.
Este material didático foi preparado para funcionar como instrumento de
consulta e estudo. Possui informações que são aplicáveis de forma prática no
dia a dia do soldador, e apresenta uma linguagem simples e de fácil
aprendizagem. Este módulo entra com o papel de facilitar a assimilação do
profissional de acordo com que é visto em sala de aula e no campo prático.
1
Processo TIG
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO A SOLDAGEM............................................... 5
1.1 Histórico da soldagem...................................................... 5
1.2 O processo de soldagem..................................................................... 5
1.3 Método de União de Metais............................................................... 6
1.4 Soldagem a Arco Elétrico.................................................................. 7
1.4.1 Corrente na soldagem................................................................ 8
1.4.2 Tensão na soldagem................................................................... 8
1.4.3 Gás de proteção.......................................................................... 9
1.4.4 Corrente contínua....................................................................... 10
1.4.5 Corrente Alternada...................................................................... 10
1.4.6 Polaridade.................................................................................... 10
1.5 Mecanismos de soldagem................................................................ 11
2
DESCONTINUIDADES........................................................................ 12
2.1 Descontinuidades comuns.............................................................. 12
2.2 Falta de penetração............................................................................ 12
2.3 Falta de Fusão..................................................................................... 13
2.4 Mordedura........................................................................................... 14
2.5 Porosidade.......................................................................................... 14
2.6 Trincas longitudinais.......................................................................... 15
3
TERMINOLOGIA DA SOLDAGEM........................................................ 17
3.1 Terminologia Geral............................................................................. 17
3.2 Terminologia de soldagem.............................................................. 18
4
SEGURANÇA NA SOLDAGEM.......................................................... 20
4.1 Práticas de segurança na soldagem................................................. 20
4.2 Equipamentos de proteção individual............................................ 20
4.2.1 Roupas de proteção..................................................................
20
4.2.2 Radiação de arco elétrico........................................................... 22
4.3 Inspeção e manutenção do equipamento e do trabalho................ 24
4.3.1 Para o soldador.........................................................................
24
4.3.2 Para o trabalho em geral............................................................ 24
2
Processo TIG
5
EQUIPAMENTOS................................................................................... 25
5.1 Equipamentos básicos....................................................................... 25
5.2 Fontes de energia............................................................................
25
5.3 Cilindro do Gás de proteção............................................................ 26
5.4 Tocha................................................................................................. 26
5.4.1 Normal......................................................... ................................ 27
5.4.2 Corpo reto.................................................................................. 27
5.4.3 Curta.........................................................................................
28
5.5 Acessórios.......................................................................................
28
5.5.1 Esmerilhadeira........................................................................... 29
5.5.2 Escova rotativa.......................................................................... 29
6
SOLDAGEM TIG.................................................................................
30
6.1 Introdução.............................................................................................. 30
6.2 Principais vantagens e desvantagens.............................................. 31
6.2.1 Vantagens.................................................................................... 31
6.2.2 Desvantagens............................................................................ 31
6.3 Preparação do eletrodo...................................................................... 32
6.4 Parâmetros da soldagem................................................................... 32
6.4.1 O comprimento do arco.............................................................. 32
6.4.2 Vazão do gás............................................................................. 33
6.4.3 Velocidade de soldagem ..........................................................
33
6.4.4 Inclinação da tocha...................................................................... 33
6.4.5 A corrente elétrica na soldagem TIG............................................ 34
6.4.6 Gases inertes............................................................................
7
Juntas na soldagem............................................................................. 34
7.1 Tipos de junta..................................................................................
8
34
35
Posições de Soldagem....................................................................... 36
8.1 Junta de topo...................................................................................
36
8.1.1 Plana.......................................................................................... 36
8.1.2 Horizontal................................................................................... 36
8.1.3 Sobre-cabeça............................................................................
36
8.1.4 Vertical......................................................................................
37
8.2 Juntas de filete.................................................................................... 37
8.3 Soldas em tubulações........................................................................ 38
3
Processo TIG
8.4 Soldas em chapas com juntas de ângulo......................................... 39
8.5 Soldas em chapas com chanfro....................................................... 39
8.6 Soldas em tubos com chanfro........................................................... 40
9
REFERÊNCIAS.................................................................................... 41
4
Processo TIG
Introdução a Soldagem
1.1
1
Histórico da soldagem
Os princípios da soldagem com arco protegido por gás começou a ser
entendido no inicio de 1800, depois que Humphry Davy's descobriu o arco
elétrico e inicialmente usava um eletrodo de carbono. Em 1890 C. L. Coffin teve
a idéia de usar o arco elétrico, dentro de um gás inerte, mas as dificuldades de
soldar materiais não ferrosos como alumínio e magnésio continuaram, porque
estes materiais reagiam rapidamente com o ar, gerando porosidade e,
consequentemente, soldas de baixíssima qualidade.
Os processos existentes utilizando eletrodos revestidos, também não
protegiam satisfatoriamente a área de soldagem nos materiais não ferrosos e
as soldas continuavam de baixa qualidade. Para resolver o problema, no
meado de 1930, começaram a utilizar gás inerte engarrafado, para proteger a
área de soldagem.
1.2
O processo de soldagem
Existem diversas maneiras de unir materiais, tendo uma mesma união
diversos processos envolvidos. O melhor método aplicado será definido pela
sua garantia de uma boa produção, qualidade e menor custo empregado.
Agregando tais valores, a soldagem entra como principal processo no que diz
respeito à fabricação, montagem e manutenção no ramo industrial.
Soldagem consiste basicamente na junção de uma ou mais peças, que
tende a garantir a continuidade das propriedades físicas e químicas de
materiais metálicos. Este processo pode ou não ser realizado com material de
adição (utilização de um eletrodo ou vareta), ou até mesmo sem presença de
uma fase líquida. Esse material de adição é definido pelo acréscimo de material
depositado em uma determinada peça ou preenchimento de uma determinada
cavidade.
5
Processo TIG
Existem diversas variações da aplicação da soldagem podendo servir
como junção de duas peças de reparo, superfícies desgastadas, ou até mesmo
como revestimento para proteção.
1.3
Método de União de Metais
Os processos de soldagem podem ser classificados de acordo como é
realizado a união dos materiais. A seguir são mostradas tais classificações:
Soldagem por Fusão: A soldagem é realizada pela junção de duas ou mais
superficies, com ou sem metal de adiação. A figura 1 abaixo mostra um
processo a arco eletrico com metal de adição.
Figura 1 – Processo de soldagem a arco elétrico
Soldagem por Resistência: As bordas das peças são unidas por fundição,
geralmente por pressão, sem metal de adição.
Soldagem por pressão: As bordas são unidas pela força aplicada nas
superfícies.
Brasagem: O material de adição é aquecido e depositado no metal de base,
ocorrendo apenas à fusão do metal de adição.
6
Processo TIG
1.4
Soldagem a Arco Elétrico
O arco elétrico é uma descarga elétrica em um meio gasoso
parcialmente ionizado, que geram uma fonte de calor capaz de fundir metais.
Na soldagem TIG o arco elétrico se localiza entre a ponta do eletrodo e o metal
de base. Em geral, o eletrodo é fundido pelo arco e fornece metal de adição
para a solda (soldagem com eletrodos consumíveis), existindo processos em
que o eletrodo (em geral, de tungstênio ou grafite) não se funde de forma que
seja principal para o processo (soldagem com eletrodos não consumíveis).
Nos processos de soldagem à arco, a quantidade de calor fornecida à
junta influencia nas dimensões e o formato do cordão de solda, dependendo da
corrente e tensão elétricas fornecidas ao arco. Estes influem também na
grande maioria dos processos na velocidade de soldagem, isto é, a velocidade
com que o arco é deslocado ao longo da junta.
A corrente na soldagem é uma das variáveis de fundamental importância
que determina à penetração do cordão de solda e a velocidade de fusão do
eletrodo, consequentemente a taxa de deposição. A tensão na soldagem, em
geral, controla o comprimento do arco, ou seja, a distância entre a ponta do
eletrodo e o metal base ou entre os eletrodos que mantêm o arco e a largura
do cordão de solda.
Quanto maior for a velocidade de soldagem, menor será a quantidade
de energia recebida por unidade de comprimento da junta e, em geral, menores
serão as dimensões do cordão. Finalmente, deve se deixar claro que, para se
garantir uma estabilidade e controle adequados do processo e se obter um
cordão de solda com um formato adequado, não se pode selecionar valores de
corrente, tensão e velocidade de soldagem de forma aleatória.
No que diz respeito ao arco elétrico, a soldagem apresenta uma série de
particularidades, iniciando pelo fato de que, por razões de segurança, a maioria
da tensão de trabalho comum utilizadas nos processos mais usuais é de até
100 V, enquanto que para iniciar uma descarga elétrica no ar são necessários
cerca de 5000 V.
É importante estudar o comportamento do arco elétrico na soldagem,
porque é através dele é que o processo de soldagem ocorre. Uma soldagem
com boa qualidade é dada através do perfeito entendimento e controle do arco
7
Processo TIG
elétrico. O calor fornecido pelo arco gera a poça de fusão, e consequentemente
através de reações químicas, a homogeneização das partículas dos materiais a
serem soldadas. As forças geradas no arco são responsáveis pela
transferência do metal de adição do eletrodo até a peça. Em grande parte, o
projeto da fonte de soldagem é determinado pela necessidade de estabilizar o
arco elétrico.
1.4.1 Corrente na soldagem
Considerando todas as variáveis do processo constantes, aumentando
apenas a corrente, ou seja, a velocidade do arame-eletrodo obtêm-se uma
maior penetração do cordão de solda, com maiores profundidades. De acordo
com a tabela abaixo se observa as variações do cordão de solda e de suas
propriedades de acordo com a variação da corrente.
Tabela 1 – Variáveis e perfil do cordão.
Velocidade de
Baixa
Média
Alta
Corrente
Baixa
Média
Alta
Taxa Deposição
Pequena
Média
Grande
Penetração
Baixa
Média
Alta
Alimentação
Perfil do Cordão
1.4.2 Tensão na soldagem
Em relação à tensão temos diferentes características, mas com a sua
variação podemos adquirir propriedades significativas no arco como o principal
dele que é o aumento do aporte térmico. Além disso, pode-se causar um
alargamento e achatamento do cordão, crescimento da largura da poça de
fusão. Entretanto essa variação muito alta pode causar problemas como
8
Processo TIG
aumento da ZTA (Zona Termicamente Afetada), porosidade, respingos e
mordeduras. Outro fator, com a diminuição da tensão, seria aumentar a altura
do cordão e seu estreitamento. A tabela abaixo mostra as diferenças no cordão
quando se varia a tensão.
Tabela 2 – Perfil do cordão de solda com as variações da tensão e do arco
Tensão
Alta
Média
Baixa
Arco
Longo
Médio
Curto
Perfil do Cordão
1.4.3 Gás de proteção
O objetivo principal desta variável é proteger a solda de gases externos,
propícios à geração de imperfeições, e na parte física do cordão com a forma
estética final e a penetração na peça. Existem dois parâmetros ajustáveis que
irão juntos realizar essa função, o tipo de gás e a vazão do mesmo. O tipo de
gás utilizado inerte, podendo ser o Hélio ou o Argônio. Dos gases inertes o
mais utilizado no processo TIG é o argônio devido a sua abrangência e
eficácia, outros gases como Helio, é menos comum devido ao custo, e somente
são utilizados em casos específicos.
A vazão do gás é regulada através de uma torneira de pressão
localizada na tocha e é calculada pelo medidor de pressão na saída do cilindro.
A regulagem dessa variável depende da tensão e da corrente empregada no
sistema, caminhando proporcionalmente a elas, evitando a porosidade e a
contaminação de óxidos.
9
Processo TIG
1.4.4 Corrente contínua (CC)
Corrente continua pode ser definida como a que se obtém a partir do
estabelecimento de uma diferença de potencial entre dois terminais (pólos)
cujas polaridades são invariáveis no tempo. A corrente que sai das fontes de
soldagem apesar de sofrerem uma pequena variação, afins didáticos é
considerada corrente contínua constante.
Quando a intensidade de uma corrente contínua varia periodicamente no
tempo é denominada de corrente continua pulsada. Este tipo de corrente pode
ser utilizado na soldagem TIG e MIG/MAG quando se deseja obter efeitos
diferenciados.
1.4.5 Corrente Alternada (CA)
Corrente alternada pode ser definida como a que se obtém a partir do
estabelecimento de uma diferença de potencial elétrico entre dois terminais,
cuja polaridade é alternadamente positiva e negativa.
1.4.6 Polaridade
Propriedade que determina o sentido da passagem de corrente elétrica
por um trecho de um circuito elétrico, ou seja, o potencial de um extremo a
outro. A polaridade na soldagem pode ser classificada como direta e inversa.
Independente da polaridade (direta ou inversa) a corrente elétrica
sempre é passada do pólo negativo para o positivo.
Na polaridade direta é considerado como referência sempre o eletrodo
(pólo negativo) e a peça como pólo positivo.
Na polaridade inversa é considerado como referência sempre o eletrodo
(pólo positivo) e a peça pólo negativo.
10
Processo TIG
1.5
Mecanismos de soldagem
Dos mecanismos usados nos processos de soldagem, existem 4 tipos
que estão classificados abaixo:

Soldagem Manual: è considera soldagem manual quando o soldador
realiza 4 operações:
- Manuseia a tocha/eletrodo no cordão de solda (descendente);
-
Manuseia
a
tocha/eletrodo
na
linha
da
soldagem
(deslocamento);
- Análise do cordão de solda;
- Análise de qualidade e acabamento.

Soldagem semi-automática: Soldador realiza as operações:
-
Manuseia
a
tocha/eletrodo
na
linha
da
soldagem
(deslocamento);
- Análise do cordão de solda;
- Análise de qualidade e acabamento.

Soldagem Mecanizada: Operador realiza:
- Análise de qualidade e acabamento;
- Avaliação e procura da linha a ser soldada.

Soldagem Automática: Quando o soldador não realiza nenhuma
função ou:
- Análise do cordão, acabamento e qualidade.
11
Processo TIG
Descontinuidades
2.1
2
Descontinuidades comuns
O processo de Soldagem TIG é bastante eficiente se aplicado
corretamente as variáveis do processo, tais como a escolha do tipo e
composição da vareta a ser utilizada, à velocidade de soldagem, a distância da
tocha a peça, posicionamento da tocha nas diferentes posições de soldagem, a
tensão e corrente de soldagem, a utilização correta dos gases de proteção
(Argônio e Hélio) e, não menos importante, a técnica de manipulação (que
envolve a experiência do soldador e/ou a automatização do processo). Porém,
defeitos de solda podem ocorrer por práticas inadequadas na soldagem.
Geralmente os defeitos encontrados são trincas, mordeduras, inclusão
de tungstênio.
2.2
Falta de penetração
Falta de penetração é a ausência de profundidade da solda na peça.
Geralmente ocorre devido a uma baixa corrente de soldagem, podendo ser
corrigida simplesmente aumento dessa corrente. Outras causas podem ser
angulação incorreta da tocha e baixa velocidade de soldagem. A figura abaixo
mostra exemplos de falta de fusão.
12
Processo TIG
Figura 2 - Exemplos de falta de penetração
2.3
Falta de Fusão
Falta de fusão é a ausência de fusão entre o metal de solda e peça a ser
soldada. A causa mais comum para este defeito é uma baixa velocidade de
soldagem, conseqüência de uma técnica de soldagem deficiente. Outro
inconveniente é o uso de uma junta de solda muito larga, o metal de solda
fundirá sem fundir as paredes da peça. Mesmo sendo possível soldar sobre
óxido de ferro (ferrugem), o excesso do mesmo pode causa falta de fusão na
soldagem. A figura abaixo mostra um exemplo de falta de fusão em uma junta
de topo.
Figura 3 - Exemplo de falta de fusão
13
Processo TIG
2.4
Mordedura
Mordedura é um baixo relevo das bordas do cordão de solda (entalhe do
metal de base ao longo das bordas do cordão). É muito comum em juntas
sobrepostas, ocorrendo, porém em juntas de topo e em ângulo. Esse defeito é
causado principalmente por: alta velocidade da soldagem (a solidificação será
extremamente alta e as forças de tensão superficial arrastarão o metal fundido
para o centro do cordão), tensão do arco em níveis excessivos (que
influenciará no comprimento do arco, que deve ser mantido curto para evitar
mordeduras, aumentar a penetração e, consequentemente, garantir a
integridade da solda) e correntes de soldagem excessivas. A figura abaixo
mostra exemplos de mordeduras em juntas de topo e sobrepostas.
Figura 4 - Exemplos de mordedura
2.5
Porosidade
Porosidade é o aprisionamento de gases dentro do cordão após a
solidificação. A porosidade pode estar espalhada aleatoriamente pelo cordão
ou concentrada no centro do mesmo. Acontece devido à contaminação por ar
atmosférico (contaminação proveniente do excesso ou escassez de gás de
proteção, ou correntes de ar excessivas, que arrastarão o gás da região da
poça), excesso de oxidação na peça utilizada (fonte de oxigênio e umidade),
presença de sujeira. Outros inconvenientes são taxa de solidificação muito alta,
velocidade de soldagem alta e valores de corrente muito baixos. A figura
abaixo mostra exemplos de porosidade em soldas de ângulo e topo.
14
Processo TIG
Figura 5 - Exemplos de porosidade
2.6
Trincas longitudinais
Trincas longitudinais são fissuras que ocorrem em sentido longitudinal
da peça, no sentido do cordão, e podem ocorrer a quente ou a frio. Trincas a
quente, que ocorrem em temperaturas elevadas onde o cordão de solda ainda
está se solidificando totalmente, são resultantes da escolha de arames de
solda incorretos e/ou circunstância que deixem o cordão de solda com
superfície excessivamente côncava, e trincas a frio, onde o cordão já se
encontra totalmente solidificado, ocorrem quando a seção transversal é muito
pequena para suportar as tensões atuantes ou devido à presença de
hidrogênio fusível. A figura abaixo mostra exemplos de trinca longitudinais.
Figura 6 – exemplos de trincas longitudinais
15
Processo TIG
A figura abaixo mostra a descrição das descontinuidades mais comuns.
Figura 7 – Descontinuidades mais comuns nos processos de soldagem
16
Processo TIG
Terminologia da Soldagem
3.1
3
Terminologia Geral
A terminologia da soldagem são palavras ou expressões técnicas que
são usadas para melhor caracterizar e propiciar um melhor entendimento na
soldagem.
Esta terminologia é empregada nacionalmente, e é determinada pela
norma AWS A 3.0, conforme a tabela 3 abaixo.
Tabela 3 – Designação abreviada dos processos de soldagem
Designação AWS
Processos de
Soldagem
EGW- electrogas welding
soldagem eletro-gás
ESW - electroslag welding
soldagem por eletroescória
FCAW – flux cored arc
soldagem com arame
welding
tubular
GMAW - gas metal arc
soldagem MIG / MAG
welding
GTAW - gas tungsten arc
soldagem TIG
welding
OAW - oxyacetylene
soldagem oxi-
welding
acetilênica
OFW - oxyfuel gas welding
soldagem a gás
PAW - plasma arc welding
soldagem a plasma
RW - resistance welding
soldagem por
resistência elétrica
SAW - submerged arc
soldagem a arco
welding
submerso
SMAW - shielded metal are
soldagem com eletrodo
welding
revestido
Sw - stud welding
solda de pino
17
Processo TIG
3.2
Terminologia de soldagem
Abertura da raiz - mínima distância que separa as superfícies a serem unidas
por soldagem ou processos afins. (ver figura 8 (a) e (b)).
Ângulo do bisel - ângulo formado entre a borda chanfrada da superfície e um
plano perpendicular à superfície (mais ou menos a metade do ângulo do
chanfro). (ver figura 8 (a) e (b)).
Ângulo do chanfro - ângulo integral entre as bordas chanfradas das
superfícies. (ver figura 8 (a) e (b)).
Bisel - borda da superfície a ser soldada preparada na forma de ângulo (ver
fig. 8 (a) e (b)).
Figura 8 - (a) Junta preparada de topo, (b) junta preparada de ângulo (AWS,2003).
18
Processo TIG
Cobre-junta - material (metal de base, solda, material granulado, cobre ou
carvão), colocado na raiz da junta a ser soldada, com a finalidade de suportar o
metal fundido durante a execução da soldagem.
Goivagem - operação de fabricação de um bisel ou chanfro pela remoção de
material.
Martelamento - trabalho mecânico, aplicado à zona fundida da solda por meio
de impactos, destinado a controlar deformações da junta soldada.
Junta dissimilar - junta soldada, cuja composição química do metal de base
dos componentes difere entre si significativamente.
Perna de solda - distância da raiz da junta à margem da solda em ângulo.
Passe de revenimento - passe ou camada depositado em condições que
permitam a modificação estrutural do passe ou camada anterior e de suas
zonas afetadas termicamente.
Solda autógena - solda de fusão sem participação de metal de adição.
Solda de aresta - solda executada numa junta de aresta.
Pós-aquecimento - aplicação de calor na junta soldada, imediatamente após a
deposição da solda, com a finalidade principal de remover hidrogênio difusível.
Pré-aquecimento - Aplicação de calor no metal de base imediatamente antes
da soldagem, brasagem ou corte.
19
Processo TIG
Segurança na Soldagem
4.1
4
Práticas de segurança na soldagem
Assim como todo processo industrial, não diferentemente a soldagem,
se é necessário alguns cuidados com relação à segurança tanto do soldador
como do ambiente ao seu redor. Caso essas medidas não sejam impostas ou
sejam ignoradas, os soldadores podem ficar expostos a choques elétricos,
expostos a radiação, inalação excessiva de gases e até mesmo possíveis
explosões e acidentes fatais.
4.2
Equipamentos de proteção individual
4.2.1 Roupas de proteção
Dentre os processos de soldagem, mais comum a arco elétrico, estes
propiciam uma geração de calor muito intensa, geram uma quantidade de
luminosidade elevada, e freqüentemente respingos de metal líquido. Para
melhor garantir tais cuidados é de extrema importância utilização de
equipamentos que protejam o corpo, cabeça e principalmente os olhos, sem
que o soldador seja limitado em movimentos e manuseios operacionais.
Devido à sua maior durabilidade e resistência ao fogo, roupas de couro
são mais apropriadas para serem usadas. Tecidos sintéticos ou algodão não
devem ser usados a não ser que tenham sido devidamente tratadas para
resistirem ao fogo. Se possível, mantenha as roupas limpas de graxa ou óleo,
pois essas substâncias podem pegar fogo e queimar incontrolavelmente na
presença de oxigênio.
Evite fazer dobra em suas luvas ou calças, pois faíscas ou metal quente
pode cair nestas dobras. Ainda, mantenham as pernas das calças sobrepondo
suas botas (não dentro das botas) para evitar que as partículas quentes caiam
dentro das botas. Sugere-se o uso de botas de couro, com pescoço longo e
biqueira de aço.
20
Processo TIG
Outras roupas de proteção que podem ser utilizadas são: avental,
perneira, ombreira, toucas. Além de melhor garantir proteção física, tais roupas
protegem contra choque elétrico.
Medidas que podem prevenir acidentes com choque elétrico é diminuir
ao máximo a umidade. Sempre que o soldador estiver transpirando muito,
tomar cuidado com o contato em partes que sejam sucessíveis a passagem de
corrente elétrica. As fotos abaixo mostram alguns dos equipamentos de
segurança que devem ser utilizados pelo soldador ao se realizar serviços
relacionados a soldagem.
Figura 9 – EPI’s para o corpo
21
Processo TIG
Figura 10 – Luva e máscara facial
4.2.2 Radiação de arco elétrico
É essencial que seus olhos estejam protegidos da radiação do arco.
Uma pequena exposição aos raios ultra violeta (UV) pode causar sérios danos
a visão. Algo conhecido e mais comum de acontecer na maioria dos soldadores
é o fenômeno chamado “flash do soldador”. Embora essa condição seja sentida
várias horas após a exposição, estas causam um grande desconforto, e pode
resultar em inchaço dos olhos, secreção de fluidos e cegueira temporária.
Normalmente, o flash do soldador é temporário, mas a repetição ou
exposição prolongada pode levar a uma lesão permanente dos olhos. Outra
recomendação importante é a não utilização de lentes de contato em pessoas
que estejam em contato com a radiação do arco elétrico. Este pode causar a
colagem da lente, agregando sérios riscos à visão.
Capacetes e mascaras de proteção previnem danos causados pela
radiação do arco. O filtro encaixa-se numa janela na parte frontal da mascara e
pode ser removido e recolocado facilmente. As mascaras são feitas de fibra de
vidro, para também proteger sua cabeça, face, ouvido e pescoço de choques
elétricos, calor, faíscas, e chamas. Abaixo segue a tabela que mostra o filtro
mais indicado para cada tipo de processo com suas respectivas características.
22
Processo TIG
Tabela 4 – Tipos de filtros utilizados na soldagem
23
Processo TIG
4.3
Inspeção e manutenção do equipamento e do trabalho
È importante antes de começar qualquer processo de soldagem, utilizar
entre 5 á 10 minutos verificando os equipamentos, aparelhos e acessórios que
serão utilizados para melhor garantir uma soldagem com maior qualidade.
4.3.1 Para o soldador
 verificar se todas as conexões estão bem apertadas, incluindo o cabo
terra do equipamento;
 verificar se o porta eletrodo e os cabos de soldagem encontram se em
boas condições;
 verificar se os ajustes estão corretos para o trabalho que você está para
começar.
4.3.2 Para o trabalho em geral
 verificar as condições da área de trabalho: deve-se seguir as
precauções de segurança normais ou deve-se usar equipamentos e
proteções especiais;
 verificar se os cabos de soldagem são de bitola adequada para o seu
trabalho;
 verificar se os cabos estão distribuídos a evitar superaquecimento. Não
se deve deixar os cabos enrolados durante a soldagem para evitar o
efeito bobina;
 verificar se os cilindro de gases estão distribuídos adequadamente;
 verificar se os cilindros estão em segurança;
 verificar se a peça de trabalho está estável e fácil de alcançar de onde
você está posicionado;
 verificar se cabo terra está conectado seguramente;
 verificar se o isolamento entre seu corpo e a peça de trabalho é
suficiente;
 verificar se há ventilação suficiente na sua área de trabalho.
24
Processo TIG
Equipamentos
5.1
5
Equipamentos básicos
Os equipamentos básicos utilizados no processo de soldagem TIG são:
- Fonte de energia elétrica;
- Tocha com suporte para eletrodo;
- Cabo de condução para o gás de proteção;
- Fonte de gás (cilindro de gás).
5.2
Fontes de energia
Ponto de alimentação da energia elétrica e uma diferença de potencial
(DDP) ao processo, seguindo os seguintes requisitos abaixo:
a) Produzir saídas de corrente e tensão em níveis e com características
adequadas para o processo de soldagem (baixa tensão e alta corrente);
b) Permitir a regularem adequada dos valores de corrente e/ou tensão
para as aplicações a que se destinam;
c) Controlar a variação da intensidade e forma dos sinais de corrente
e/ou tensão, de acordo com os requerimentos do processo de soldagem e
aplicação.
A fonte utilizada no processo TIG é sempre corrente constante e pode
ser um gerador, retificador ou transformador, variando de acordo com metal a
ser soldado. Ela deve ter uma adaptação para soldagem manual, com um
pedal para controle da corrente pelo soldador (opcional).
Dentre as tecnologias utilizadas, as mais comuns nas fontes de
soldagem TIG é a de arco pulsado em corrente continua, ou sistemas de alta
freqüência que possibilita a abertura do arco sem o contato com a peça. Assim
como toda tecnologia com intuito de facilitar tais processos, as fontes que
25
Processo TIG
apresentam esse sistemas são mais caras e tornando a acessibilidade mais
dificil.
O transformador básico utilizado na soldagem TIG de corrente alternada
apresenta como partes principais as seguintes:

Transformador monofásico ou trifásico é responsável pela transformação
da corrente da rede em corrente de soldagem.

O Gerador de alta frequência gera impulsos de alta tensão de elevada
frequência para ignição sem contato do arco elétrico durante a
soldagem.
5.3
Cilindro do Gás de proteção
O Cilindro possui reguladores de pressão e vazão do gás, estando
ligado a tocha de soldagem, para melhor garantir a passagem do gás até a
poça de fusão.
Figura 11 – Cilindros de gás
5.4
Tocha
A tocha conduz a corrente (através do eletrodo) e o gás inerte para a
região de soldagem. A extremidade é revestida de material isolante podendo
ser manuseada com segurança pelo operador. A tocha serve como suporte do
eletrodo de tungstênio e também fornece o gás de proteção. O eletrodo de
26
Processo TIG
tungstênio é segurado dentro da tocha através de uma pinça, sendo essa pinça
definida através do diâmetro do eletrodo.
Figura 12 – Tocha para soldagem TIG
As tochas pertencem um formato diferenciado a depender do tipo de
serviço realizado (normal, curta, corpo reto), a mais comum é o formato normal.
5.4.1 Normal -
Figura 13 – tocha formato normal
5.4.2 Corpo reto -
Figura 14 – tocha formato corpo reto
27
Processo TIG
5.4.3 Curta –
Figura 15 – tocha formato curta
O bocal da tocha geralmente é feito de material cerâmico, e tem a
finalidade de direcionar o gás de proteção. Ele deve ser escolhido a depender
da espessura e forma da junta. O diâmetro do bocal deve ser escolhido para
que seja suficiente o tamanho para proteger a poça de fusão.
Figura 16 – Bocais utilizados na tocha no processo TIG
5.5
Acessórios
Além dos equipamentos básicos utilizados para realização da soldagem,
tais acessórios são de fundamental importância na soldagem TIG.
28
Processo TIG
5.5.1 Esmerilhadeira: Máquina utilizada para desbastar ou cortar
determinada superfície.
Figura 17 – Esmerilhadeira para desbaste ou corte
5.5.2 Escova rotativa: Escova em forma de disco utilizada na
esmerilhadeira portátil.
Figura 18 – Disco rotativo para esmerilhadeira
29
Processo TIG
Soldagem TIG
6.1
6
Introdução
O processo TIG utiliza como fonte de calor o arco elétrico para fundir
metais, através de um eletrodo não consumível de tungstênio. O processo
utiliza uma fonte de gás inerte, sendo autógena ou com metal de adição. Ele
como principal característica possui uma excelente qualidade, além de ser um
processo limpo e mais utilizado para passe de raiz e materiais de pequena
espessura.
A soldagem TIG é mais utilizada para soldagem de ligas de alumínio,
magnésio, titânio, aços inoxidáveis, entre outros.
Figura 19 – Processo de soldagem TIG
30
Processo TIG
6.2
Principais vantagens e desvantagens
6.2.1 Vantagens
A soldagem TIG apresenta os seguintes tipos de vantagens:
- Cordões de solda de alta qualidade, sem escória e sem respingos;
- pode ser empregado em todos os tipos de posições;
- Bastante eficiente em chapas de pequena espessura e sensíveis ao calor;
- Bom acabamento do cordão de solda;
- Menor aquecimento da peça soldada;
- Ausência de respingos.
6.2.2 Desvantagens
A soldagem TIG apresenta os seguintes tipos de desvantagens:
- A soldagem só pode ser realizada em local protegido;
- Produtividade baixa em chapas grossas;
- Produtividade baixa devido à baixa taxa de deposição de material;
- Processo depende da habilidade do soldador, quando não automatizado.
31
Processo TIG
6.3
Preparação do eletrodo
A ponta do eletrodo de tungstênio para melhor garantir a passagem de
elétrons, recomenda-se, através da esmerilhadeira, o afinamento da ponta do
eletrodo.
Na soldagem de corrente continua o ideal a ser utilizado é uma ponta
pontiaguda, tendo a altura da parte esmerilhada duas vezes maior que o
diâmetro do eletrodo, conforme a figura abaixo:
Figura 20 – Perfil da ponta do eletrodo
6.4
Parâmetros da soldagem
Os parâmetros da soldagem servem para garantir uma melhor qualidade
na soldagem. Tais fatores são: Comprimento do arco, velocidade de soldagem,
a vazão do gás e a corrente da soldagem.
6.4.1 O comprimento do arco
O comprimento do arco é definido pela ponta do eletrodo até o metal de
base. Este parâmetro define o perfil do cordão de solda, quanto maior esse
comprimento, mais largo será o cordão. Um arco muito curto ou muito largo
gera
instabilidade,
propiciando
descontinuidades
como
porosidade,
mordeduras e falta de fusão.
32
Processo TIG
6.4.2 Vazão do gás
A vazão do gás influi numa proteção do gás. A vazão deve ser forte e
suficiente para proteção da poça de fusão e deslocamento por toda a peça.
Entretanto caso este seja muito forte, pode gerar turbulência e instabilidade do
arco, favorecendo o aparecimento de defeitos e descontinuidades. Além de ter
gastos com soldagem e perdas desnecessárias.
6.4.3 Velocidade de soldagem
A velocidade de soldagem tem influencia na penetração e na largura do
cordão. Enquanto a velocidade de soldagem aumenta, a penetração e o cordão
diminuem. Uma velocidade de soldagem maior favorece melhor eficiência e
produtividade, minimizando custos. Entretanto excedendo tal fator acarreta em
defeitos e descontinuidades como falta de penetração e mordedura.
6.4.4 Inclinação da tocha
A inclinação da tocha é outra variável que influencia na penetração no
cordão. A inclinação da tocha no sentido positivo (puxando a solda) conseguese maior penetração devido à maior atuação do arco. No sentido negativo
(empurrando a solda), o cordão se torna com menor influência tendo menor
penetração. A figura abaixo mostra a diferença no cordão, de acordo com a
angulação da inclinação da tocha.
Figura 21 – influência na inclinação da tocha
33
Processo TIG
6.4.5 A corrente elétrica na soldagem TIG
O tipo de corrente elétrica utilizada neste processo influencia a
penetração de solda, a limpeza superficial dos óxidos da superfície do metal e
o desbaste do eletrodo de tungstênio.
Com corrente contínua, a polaridade direta (eletrodo negativo) é a
recomendada. Com este tipo de corrente, a penetração é profunda e o
desgaste do eletrodo é minimizado. É aplicado na maioria dos metais, todos os
tipos de aços, cobre e suas ligas, titânio, ou seja, metais onde não é necessária
a limpeza dos óxidos superficiais.
Com corrente reversa (eletrodo positivo), a ação de limpeza é eficiente,
mas o desgaste excessivo do eletrodo inviabiliza a aplicação deste tipo de
corrente.
6.4.6 Gases inertes
Os gases inertes são geralmente empregados para soldagem de
materiais não ferrosos, principalmente materiais reativos, como, o alumínio, o
magnésio e o titânio. Esse gás inerte utilizado na soldagem TIG é composto
pelo argônio ou pelo hélio. O argônio tem a vantagem de maior estabilidade, e
na maior penetração central comparado ao hélio. O hélio tem a vantagem de
melhor condutividade térmica e maior calor gerado no arco, ou seja, maior
aporte térmico.
34
Processo TIG
Juntas na soldagem
7
7.1 Tipos de junta
35
Processo TIG
Posições de soldagem
8.1
8
Junta de topo
8.1.1 Plana: A soldagem é feita no lado superior da junta.
Figura 17 – Solda de topo na posição plana
8.1.2 Horizontal: O eixo da solda é aproximadamente é inclinada.
Figura 18 – Solda de topo na posição horizontal
8.1.3 Sobre-cabeça:
Figura 19 – solda de topo na posição sobre-cabeça
36
Processo TIG
8.1.4 Vertical: o eixo da solda é na posição vertical.
Figura 20 – Solda de topo sentido vertical
8.2
Juntas de filete
Figura 21 – junta de filete na posição vertical
Figura 22 – junta de filete na posição horizontal
Figura 23 – Solda de filete na posição vertical
37
Processo TIG
Figura 24 - Solda de filete na posição sobre-cabeça
8.3
Soldas em tubulações
Figura 25 – Solda em uma tubulação na posição plana
Figura 26 – Solda em uma tubulação na posição horizontal
Figura 27 – Solda em uma tubulação na posição circunferencial
38
Processo TIG
8.4
Soldas em chapas com juntas de ângulo
8.5
Soldas em chapas com chanfro
39
Processo TIG
8.6
Soldas em tubos com chanfro
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Processo TIG
Referências
9
SCOTTI, Américo. Soldagem MIG/MAG melhor entendimento, melhor
desempenho. São Paulo, Artliber editora, 2008.
WAINER, Emílio; BRANDI, Sérgio Duarte; HOMEM DE MELLO, Fábio
Décourt. Soldagem: processos e metalurgia. São Paulo: Edgard Blücher,
2002. 494 p.
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mecânica e materiais. São Luis, 2005.
MACHADO, Ivan Guerra. Soldagem & técnicas conexas: processos. Porto
Alegre, 2008.
MODENESI, Paulo J. Introdução à metalurgia da soldagem. Departamento
de Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Belo Horizonte, maio de 2006
MODENESI, Paulo J. Introdução à Física do Arco Elétrico e sua Aplicação
na Soldagem dos Metais. Departamento de Engenharia Metalúrgica e de
Materiais. Belo Horizonte, fevereiro de 2008.
MODENESI,
Paulo
J.
Introdução
aos
processos
de
soldagem.
Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Belo Horizonte,
novembro de 2000.
41