Processos

Processo TIG – equipamento

Para as aplicações mais comuns, o equipamento requerido para soldagem pelo processo TIG é relativamente simples. Consiste de uma fonte de energia elétrica que pode ser ao mesmo tempo um transformador, no caso de corrente alternada, ou um retificador ou gerador, no caso de corrente contínua; uma tocha com suporte para o eletrodo; um cabo de condução para o gás de proteção; um cabo para o sistema de refrigeração e um para a fonte de energia; uma fonte de gás, que pode ser um cilindro e um regulador de pressão, ou um conjunto de cilindros com canalização para alimentar a rede de distribuição, no caso de soldagem com vários postos de trabalho; e um regulador de vazão de gás.

transformador

Um transformador básico para soldagem com corrente alternada apresenta as seguintes partes: transformador monofásico ou trifásico, responsável pela transformação da corrente da rede em corrente de soldagem, pela redução da tensão da rede para tensão de soldagem e pelo aumento da intensidade da corrente da rede para intensidade de corrente de soldagem; gerador de alta frequência, que gera impulsos de alta tensão de elevada frequência para ignição sem contato do arco

elétrico durante a soldagem; condensador protetor; condensador-filtro, para compensação das semi-ondas variáveis de corrente que podem surgir na soldagem; válvula magnética de gás protetor, para abertura e fechamento eletromagnéticos do suprimento de gás; e unidades de comando, com as funções de ativação e desativação da corrente de soldagem, regulagem da intensidade da corrente de soldagem, controle da válvula magnética de gás protetor com tempo regulável para pré e pós-fluxo, regulagem do condensador de filtragem.

retificador

Um retificador para soldagem TIG com corrente contínua apresenta as seguintes partes: transformador monofásico ou trifásico, responsável pela diminuição da tensão da rede para tensão de soldagem e aumento da intensidade de corrente da rede para intensidade de corrente de soldagem; retificador, que transforma a corrente alternada monofásica ou trifásica em corrente contínua; ventilador-resfriador; chave de pressão de água; válvula magnética de gás protetor, e unidades de comando, com as funções de ativação e desativação da corrente de soldagem, regulagem da intensidade da corrente de soldagem, controle da válvula magnética de gás protetor com tempo regulável para pré e pós-fluxo e desativação da corrente de soldagem na falta de água.

tocha

A tocha conduz a corrente e o gás inerte para a zona de soldagem; tem a extremidade revestida de material isolante a fim de ser manuseada com segurança pelo operador. A tocha serve como suporte do eletrodo de tungstênio e também fornece o gás de proteção. Dentro da tocha existe uma pinça que segura o eletrodo, e que deve ser selecionada de acordo com o diâmetro do eletrodo. Uma grande variedade de tochas existente no mercado possibilita sua adaptação a soldas de difícil acesso.

O bocal da tocha, que pode ser cerâmico ou metálico, tem a função de direcionar o gás de proteção; também deve ser escolhido segundo a espessura e a forma da junta a ser soldada ou a corrente elétrica utilizada. O bocal de cerâmica é recomendado para corrente de soldagem inferior a 250 A. O diâmetro do bocal de gás deve ter um tamanho suficiente para proteger adequadamente a poça de fusão e a área aquecida.

uma regra prática diz que o diâmetro interno do bocal deve ser de quatro vezes o diâmetro do eletrodo

sistema de refrigeração da tocha

O forte calor do arco elétrico e as altas correntes impõem a refrigeração da tocha e do cabo de soldagem. Desta forma, consegue-se uma proteção adequada e o equipamento torna-se flexível e de fácil manejo. A refrigeração da tocha pode ser feita por água ou por ar.

refrigeração a água

A água utilizada para o resfriamento deve ser limpa, a fim de não restringir ou entupir as passagens, o que ocasiona superaquecimento e avaria do equipamento. Nos casos em que a água disponível não é limpa, aconselha-se o uso de filtros. A maioria das oficinas tem um suprimento de água potável; no entanto, à vezes o trabalho é executado em grandes oficinas ou no campo, onde nem sempre se pode obter água sob pressão adequada, principalmente quando se usa mangueira muito longa; em tais casos, recomenda-se o uso de uma unidade com bomba e tanque de água, com capacidade suficiente para as necessidades. Modernos conjuntos TIG com tochas resfriadas a água dispõem de uma unidade autônoma de resfriamento.

A pressão adequada de água varia de acordo com a tocha; se a pressão de água existente for superior a 4kg/cm2, é necessário utilizar o regulador de água para evitar possíveis avarias nas mangueiras. O sistema de refrigeração a água, dotado de motor elétrico, bomba e radiador, é empregado em ciclos de trabalho bem altos, na faixa de 200 a 450A, dependendo do fabricante.

refrigeração a ar

A tocha também pode ser refrigerada a ar; esse sistema está limitado a uma corrente em torno de 200 A, conforme o fabricante, e é utilizado na soldagem de chapas finas, com um ciclo de trabalho bem baixo. A tocha refrigerada a ar é mais leve e tem um custo menor que o do sistema a água.

ignição do arco

No processo TIG, a ignição do arco é feita sem tocar o eletrodo na peça para evitar a transferência do tungstênio para a peça e danos no eletrodo, o qual deve ser apontado antes do início do trabalho. A abertura é feita por meio de dispositivos que formam um tipo de arco piloto. O mais utilizado é um ignitor de alta freqüência que providencia um sinal de alta tensão e alta frequência, de 5kV e 5kHz, e permite a ionização da coluna de gás entre o eletrodo e a peça, induzindo a abertura. Alguns segundos antes de abrir o arco, é recomendável iniciar a vazão do gás inerte; esse intervalo de tempo é conhecido como pré-purga de gás. Em seguida, acende-se o arco com auxílio do ignitor de alta frequência e dirige-se a tocha para um determinado local de modo a permitira formação da poça de fusão; quando a poça atinge o tamanho necessário, pode-se iniciar a soldagem.

o sinal de alta frequência é de potência baixíssima e não afeta a segurança do operador

cilindro de gás

O gás de proteção é fornecido em cilindros de aço sob pressão. Para tornar a pressão adequada ao funcionamento da tocha, adapta-se um regulador com medidor de vazão. A medição da vazão é necessária porque os vários materiais requerem diferentes fluxos de gás para uma proteção adequada. Nos casos em que grande quantidade de material é soldada continuamente, é possível fazer estoques de argônio líquido, de mistura de gases e também de argônio e outros gases, usando misturadores e uma canalização de cilindros com medidor de vazão para cada posto de soldagem.

Fontes de soldagem

No processo de soldagem TIG, as fontes de soldagem fornecem corrente contínua (CC) ou corrente alternada (CA), dependendo da aplicação que será feita da soldagem.

corrente contínua

Quando se trabalha com CC, o ignitor de alta frequência é usado apenas para abrir o arco e em seguida é desligado. Geralmente os aparelhos possuem um dispositivo que inibe as faíscas do ignitor quando o arco está aberto. Na soldagem com CC, o circuito pode ter o eletrodo ligado tanto ao polo negativo quanto ao positivo.

corrente contínua com polaridade negativa

Quando o eletrodo está ligado ao polo negativo, CC”, os elétrons fluem do eletrodo em altas velocidades, bombardeando o metal de base e provocando um aquecimento considerável nesse metal; a concentração de calor, portanto, é de aproximadamente 70% na peça e 30% no eletrodo.

O cordão de solda obtido com CC é estreito e com grande penetração. Este tipo de corrente é aplicado na soldagem de aço, cobre, aços austeníticos ao cromo-niquel e ligas resistentes ao calor.


corrente contínua com polaridade positiva

Quando ligado ao polo positivo, CC+, o eletrodo é positivo e o metal é negativo; os elétrons fluem do metal de base para o eletrodo, o qual se aquece e tende a fundir a extremidade. A concentração de calor é de aproximadamente 30% na peça e 70% no eletrodo. Por esta razão, a soldagem com CC” requer um eletrodo com diâmetro maior ou uma corrente mais baixa para evitar o superaquecimento e consequente fusão do eletrodo, que contamina a poça de fusão. Esse inconveniente torna a soldagem com CC+ pouco utilizada, uma vez que não é viável para correntes elevadas. O cordão de solda obtido é largo, com pequena penetração.

efeito de limpeza

A corrente contínua com polaridade positiva, CC+, produz um efeito chamado efeito de limpeza, que é a remoção de camadas superficiais de óxido refratários normalmente presentes nos metais, tais como alumínio e magnésio.

O efeito de limpeza acontece pela ação do arco elétrico: os elétrons que deixam o metal de base ou os íons do gás bombardeiam a película de óxido, causando seu rompimento. No entanto, como a polaridade positiva é pouco utilizada, costuma-se usar a corrente alternada para provocar esse efeito, uma vez que o rompimento do oxido acontece na metade positiva do ciclo.

corrente alternada

Teoricamente, uma soldagem com CA é uma combinação das soldagens com CC+ e CC”. A corrente assemelha-se a uma onda, cuja parte superior representa a polaridade positiva, ou CC+, e a inferior a negativa ou CC”. Os elétrons e os íons partem da peça para o eletrodo e vice-versa, causando uma concentração equilibrada de calor de 50% para cada um e um cordão com penetração média

. 

A CA é aplicada na soldagem de alumínio, magnésio e suas ligas. Na soldagem com CA, o arco tende a extinguir quando a corrente é muito baixa ou nula, uma vez que a corrente cai a zero a cada inversão de polaridade; neste caso, o ignitor deve permanecer ligado para estabilizar a descarga elétrica.

efeito de retificação

                    Quando se utiliza CA com eletrodo de tungstênio puro, acontece o efeito de retificação, que é a diferença de emissividade eletrônica existente entre o eletrodo de tungstênio e o material que está sendo soldado.

Na CA, existe uma mudança cíclica do fluxo de elétrons, que ora se deslocam do eletrodo de tungstênio para a poça de fusão, ora saem da poça de fusão em direção ao eletrodo. Devido ao efeito de retificação, há um desbalanceamento nesse movimento, tornando a emissão de elétrons vindos da poça de fusão menor que a emissão de elétrons provenientes do eletrodo; isto provoca o aparecimento de duas senóides de intensidades diferentes.

O efeito de retificação é mais prejudicial no caso da soldagem de alumínio e de magnésio, que apresentam oxido refratário, porque o fluxo de elétrons emitido pela poça de fusão não é suficiente para romper completamente a camada de óxido existente durante a soldagem. A fim de atenuar o efeito de retificação, utiliza-se um transformador com condensador-filtro, que equilibra as senóides representantes do fluxo de elétrons.


corrente de alta frequência

Quando se trabalha com CA, existe em algumas máquinas um circuito aberto que fornece alta tensão ou alta frequência por meio de um gerador, com as finalidades de permitir a abertura do arco elétrico sem que o eletrodo toque a peça e também promovera reignição do arco, nas situações em que a corrente alternada tende a zero.

As correntes de soldagem utilizadas no processo TIG apresentam curvas características de forte inclinação ou curvas características tombantes que mostram o comportamento dos parâmetros de tensão e corrente durante a soldagem.

A vantagem de a fonte apresentar essas curvas está em que nos arcos voltaicos curtos ou longos, comuns na soldagem manual e que dependem do soldador, a variação de intensidade da corrente de soldagem é reduzida. Isto significa que durante a soldagem, mesmo com grandes variações do comprimento de arco, que provocam variações também grandes de tensão, a intensidade de corrente permanece aproximadamente a mesma.

De acordo com os objetivos de soldagem, selecionam-se as correntes adequadas a cada material, de acordo com o quadro.

 Link Relacionado:

Soldagem – Coleção tecnológica SENAI – 1ª ed. 1997

SHARE
RELATED POSTS
Soldagem por resistência – Características
Soldagem por difusão
Processo mig/mag – Parâmetros de soldagem

Deixe seu comentário

*