J.P.C. GUTIERREZ - MANUTENÇÃO INDUSTRIAL: SOLDAGEM TIG
A soldagem TIG é um processo de soldagem a arco estável que utiliza um eletrodo de tungstênio não consumível e um gás inerte no arco de soldagem para criar soldas de alta qualidade. Tornou-se um sucesso inovador durante a década de 1940, quando foi usado pela primeira vez para soldar ligas de alumínio e magnésio na indústria aeroespacial.
O que é soldagem TIG?
Diferença entre soldagem TIG e MIG
Processo de soldagem TIG
Detalhes importantes durante o trabalho
Materiais na soldagem a arco de gás tungstênio
Eletrodo de tungstênio não consumível
O tungstênio é usado neste processo, uma vez que este elemento metálico raro possui intrinsecamente uma alta temperatura de fusão (3422°C) quando comparado a outros metais (por exemplo, o aço inoxidável tem um ponto de fusão de 1400 a 1530 ° C). O tungstênio oferece excelente condutividade elétrica sem ser consumido. Porém, a erosão ainda pode ocorrer na ponta durante o procedimento de soldagem por arco de metal protegido.
A soldagem com gás inerte de tungstênio, também conhecida como soldagem a arco de gás tungstênio (GTAW), é um processo de soldagem que une peças de metal por meio de uma corrente de soldagem. Um gás inerte é fornecido à tocha de soldagem que flui ao longo do arco de soldagem para proteger os metais da oxidação e da formação de pequenas lacunas circulares. Um eletrodo de tungstênio é montado dentro da tocha de soldagem, que possui um ponto de fusão mais alto do que a maioria dos metais.
A soldagem TIG às vezes é confundida com a soldagem MIG. Embora tenham semelhanças, existem algumas diferenças importantes que precisam ser apontadas.
A principal diferença entre os processos de soldagem MIG e TIG é que a soldagem TIG utiliza um eletrodo não consumível e material de enchimento separado (opcional). Enquanto o MIG usa um eletrodo de arame contínuo e consumível que é alimentado automaticamente na pistola de soldagem.
A soldagem TIG é mais frequentemente realizada na união de tubos e materiais finos. Isso se deve ao seu baixo aporte térmico, que preserva a microestrutura dos metais. Quando se trata de materiais mais espessos, a soldagem MIG (gás inerte metálico) é a preferida. Dado o seu custo mais baixo em comparação com outros processos de soldadura e a sua capacidade para altas velocidades de soldadura, muitos recorrem ao uso de MIG ou soldadura por pontos para produção em massa.
O TIG raramente cria respingos e normalmente requer apenas um leve polimento para remover qualquer descoloração. Ele mantém uma vantagem sobre as soldas MIG no que diz respeito à aparência e, portanto, é preferido quando a peça de trabalho não é revestida ou pintada , como costuma acontecer na soldagem de aço inoxidável e alumínio. Isso não significa que as soldas MIG não possam ser esteticamente agradáveis, mas é bastante comum que as soldas MIG sejam pintadas.
Dependendo do projeto, o uso de metal de adição é opcional para soldagem TIG. Ao alimentar as hastes de enchimento na poça de fusão, os soldadores TIG precisam usar as duas mãos e controlar a entrada de calor com o pedal ao mesmo tempo. Tudo isso torna a soldagem TIG um processo muito mais desafiador do que o MIG, onde o fio de enchimento é alimentado automaticamente pela tocha. A maioria dos soldadores geralmente começa como operadores MIG e depois faz a transição para a soldagem TIG.
A soldagem TIG não é simplesmente um processo plug-and-play. A principal diferença que diferencia a máquina de solda TIG das outras são seus muitos recursos ajustáveis, como fluxo de amperagem, quantidade de pulso, saída CA/CC e fluxo de gás inerte. Com todas essas funções personalizáveis disponíveis, o processo de soldagem TIG é bastante versátil.
RECOMENDAÇÕES AOS SOLDADORES DA MANUTENÇÃO
O primeiro passo no processo de soldagem TIG é ajustar a máquina para as configurações corretas, como corrente e tensão, por meio dos botões giratórios da máquina. Em seguida, a pressão correta para o gás inerte no tanque de abastecimento deve ser ajustada através de um regulador de vazão. A tocha TIG também deve ser modificada de acordo com as necessidades do projeto, escolhendo eletrodo com diâmetro correto, pinça TIG e outras peças. Acima de tudo, priorize ter equipamentos de proteção limpos para ter uma visão clara ao fazer soldas.
Depois de todo o trabalho de preparação, é hora de soldar os metais. Várias coisas devem ser consideradas para garantir um fluxo suave de operação: o comprimento do arco, a velocidade de deslocamento, o ângulo da tocha e outras medidas de precaução. As soldas TIG podem executar cordões de solda sem material de enchimento, derretendo apenas os metais básicos, mas você pode usá-lo com hastes de enchimento ou bobinas de metal se o projeto exigir.
Um ângulo de avanço adequado é necessário ao usar a tocha para evitar o acúmulo de bolsas de ar que criam porosidade no cordão.
Um comprimento de arco curto deve ser mantido para um controle ideal. O arco elétrico aumentará à medida que o comprimento do arco aumentar.
A velocidade de deslocamento consistente é a chave para manter um cordão consistente. Aumentar a velocidade causará um estreitamento do cordão de solda.
Evite tocar na poça de fusão com o eletrodo de tungstênio.
O tamanho do metal de adição deve estar correto e o processo de alimentá-lo na solda deve ser executado com o devido controle.
O formato da ponta do eletrodo de tungstênio deve ser sempre consistente. Pode ser reafiado em um rebolo.
Os soldadores TIG podem utilizar uma variedade de materiais. Alguns dos materiais de base listados para soldagem a arco com gás inerte de tungstênio são:
Alumínio
Latão
Bronze
Aço carbono
Cobre
Ouro
Magnésio
Aço macio
Níquel
Aço inoxidável
Aço titânio
Ligas diferentes
É preciso ter em mente que o processo de soldagem TIG para cada material é um pouco diferente. As modificações podem variar desde o tamanho do diâmetro do eletrodo até o arco elétrico aplicado nos materiais. É fundamental que o eletrodo tenha o diâmetro correto e que a amperagem aplicada esteja correta. Quanto menor a corrente, menor será o ângulo da ponta e o diâmetro do eletrodo.
Os eletrodos de tungstênio também podem ser ligados para melhorar suas propriedades dependendo do tipo de solda. Aqui estão alguns exemplos comuns:
Eletrodo de tungstênio puro (verde) – Oferecem boa estabilidade do arco ao usar corrente CA. Usado para metais leves, pois mantêm a extremidade limpa e arredondada. Estes também são os mais baratos e aplicados para trabalhos de uso geral.
Eletrodos toriados (1% amarelo de tório; 2% vermelho; 3% roxo) – Bastante comuns no cenário de soldagem, pois foram os primeiros a vencer os eletrodos de tungstênio puro no desempenho do arco de soldagem DC. Possuem alta capacidade de condução de corrente e mantêm o formato da ponta por mais tempo. No entanto, o tório emite radiação alfa, que pode prejudicar o sistema respiratório. É necessário um sistema de extração de pó para coletar o pó durante o lixamento da ponta.
Eletrodos lantanados (1% de lantânio preto, 1,5% de ouro, 2% de azul) – Eletrodo não radioativo ligado com óxido de lantânio. Caracterizado por excelentes propriedades de estabilidade de arco com baixa taxa de erosão. Um pouco menos eficiente que os eletrodos toriados.
Eletrodos ceriados (2% cinza de cério) – Eletrodo não radioativo ligado com óxido de cério. Esses eletrodos têm grande partida de arco, mas menor capacidade de corrente que os eletrodos lantanados.
Eletrodos zircônicos (0,7-0,9% de zircônio branco, 0,15-0,5% marrom) – Esses eletrodos combinam tungstênio com óxido de zircônio. Esta liga possui alta resistência à contaminação e maior vida útil do eletrodo. Produz um arco extremamente estável, por isso é utilizado quando é necessária a mais alta qualidade.
Eletrodos de cério lantânio (rosa) – Uma combinação de eletrodos ceriados e lantanos que oferecem ignição de arco simplificada com longa vida útil.
Gás inerte
Gás de proteção inerte é alimentado à tocha TIG para manter a poça de fusão livre de contaminação enquanto a corrente é fornecida ao arco de soldagem. O fluxo de gás de proteção é essencial para proteger a poça de fusão da oxidação e impurezas da atmosfera enquanto os metais são derretidos e fundidos junto com a haste de enchimento.
O gás de proteção mais comum usado neste processo é o argônio. Outras combinações de hidrogênio e argônio e uma mistura de hélio e argônio são usadas quando outros fatores são considerados (por exemplo, metais a serem soldados, velocidade de soldagem, penetração do material, etc.).
Uma tocha de soldagem é uma ferramenta mecânica especializada em derreter e fundir metais. Possui vários tipos dependendo de seu uso:
As tochas TIG resfriadas a ar possuem apenas uma entrada de gás e são mais propensas a superaquecimento, ao contrário das tochas TIG resfriadas a água. O principal uso dessas tochas é para metais de paredes finas e projetos menores.
As tochas TIG resfriadas a água possuem uma entrada de gás e uma entrada e saída para linhas de água. Esta é uma vantagem para projetos maiores que necessitam de resfriamento rápido. Porém, isso tem seu preço, pois é necessário instalar um sistema de refrigerador de água.
Fonte de energia
A fonte de corrente na soldagem a arco de gás tungstênio deve ser constante e decrescente. Isso permite uma entrada de calor estável e consistente. Você também pode alternar entre fonte de alimentação de corrente alternada (CA) para corrente contínua (CC), dependendo do tipo de material e da saída de soldagem desejada.
Alimentação CA versus CC
Existem três opções disponíveis para a corrente de soldagem juntamente com seus respectivos usos:
A soldagem AC utiliza corrente alternada entre as polaridades positiva e negativa, mantendo o calor sem superaquecer o material de base. Os materiais comumente usados são alumínio e magnésio.
O eletrodo de energia CC negativo usa a polaridade negativa da tocha para identificar o fluxo de energia para o material, como uma mangueira borrifando água em uma área específica. Isto torna-o mais atraente para todos os metais, excluindo alumínio e magnésio.
O eletrodo de potência CC positivo dificilmente é usado na soldagem TIG, pois a corrente flui em direção ao eletrodo, fazendo com que ele se enrole devido à rápida entrada de calor. O único lado positivo do DCEP é a presença de uma “ação de limpeza” em que os óxidos na superfície da poça de fusão emitem uma aparência brilhante.
Outro fator a ter em mente é a frequência aplicada Hz. Frequências mais baixas criam um cordão mais largo com penetração decente, enquanto frequências mais altas permitem maior controle e penetração na área de solda.
Vantagens da soldagem TIG
A soldagem TIG pode ser realizada em uma ampla variedade de metais e ligas diferentes .
Um soldador TIG possui muitas funções personalizáveis, perfeitas para operações específicas.
Aplicável a diversos tipos de espessuras de metal e soldagem de metais complexos. Embora para metais realmente espessos, a soldagem MIG ou eletrodo seja preferida.
Um eletrodo não consumível e um arco estável permitem maior controle e criam soldas TIG de alta qualidade.
Gases seguros são usados neste processo de soldagem a arco de metal a gás, como resultado, apresenta menos defeitos de solda.
A soldagem TIG pode ser realizada em ângulos estranhos. Um exemplo seria sua aplicação em balanços de soldagem, onde a tocha de soldagem deve estar em uma posição única.
É fácil visualizar a peça de trabalho, pois o gás de proteção é incolor e com formação mínima de fumaça.
Desvantagens da soldagem TIG
A soldagem TIG exige muita habilidade do operador.
O tempo de soldagem é visivelmente maior em comparação com outras técnicas de soldagem.
Usar a polaridade errada pode facilmente contaminar o cordão de solda.
A resistência geral da solda diminui quando há falta de controle sobre o aporte de calor. Isto também afeta negativamente a microestrutura dos metais.
Sem um ambiente controlado, principalmente sem vento, pode ser difícil manter um fluxo constante de gás sobre a área de solda.
Em comparação com outras técnicas de soldagem, os equipamentos e gases inertes são mais caros.
Pontos importantes para lembrar
A soldagem TIG oferece cordões de solda precisos, bonitos e com boa penetração. É o método preferido para soldar ligas de alumínio e magnésio, juntamente com muitos outros metais, incluindo aço inoxidável. É um método um pouco mais caro e lento quando comparado a alguns outros tipos de soldagem, mas é insubstituível na criação de soldas de maior qualidade.
Sua consistência e versatilidade permitem que seja altamente atraente em quase todos os setores, desde profissionais até amadores. Embora o processo TIG possa ser automatizado com o uso de robôs de soldagem, o processo de soldagem manual ainda apresenta uma curva de aprendizado bastante acentuada e, para alcançar os melhores resultados, é mais frequentemente realizado por soldadores experientes.