Soldagem MiG Mag

Soldagem MiG Mag

(Parte 1 de 4)

Soldagem MIG/MAG

SOLDAGEM MIG/MAG Introdução

Na soldagem ao arco elétrico com gás de proteção (GMAW –

Gas Metal Arc Welding), também conhecida como soldagem MIG/MAG (MIG – Metal Inert Gas e MAG – Metal Active Gas), um ar co elétrico é estabelecido entre a peça e um consumível na forma de arame. O arco funde continuamente o arame à medida que este é a limentado à poça de fusão. O metal de solda é protegido da atmosfe ra pelo fluxo de um gás (ou mistura de gases) inerte ou ativo. A Figura 1 mostra esse processo e uma parte da tocha de soldagem.

Figura 1 – Processo básico de soldagem MIG/MAG

O conceito básico de GMAW foi introduzido nos idos de 1920, e tornado comercialmente viável após 1948. Inicialmente foi empregado com um gás de proteção inerte na soldagem do alumínio. Conse qüentemente, o termo soldagem MIG foi inicialmente aplicado e ainda é uma referência ao processo. Desenvolvimentos subseqüentes a crescentaram atividades com baixas densidades de corrente e corren tes contínuas pulsadas, emprego em uma ampla gama de materiais, e o uso de gases de proteção reativos ou ativos (particularmente o dióxido de carbono, CO2) e misturas de gases. Esse desenvolvimento posterior levou à aceitação formal do termo GMAW – Gas Metal Arc

Welding para o processo, visto que tanto gases inertes quanto reati vos são empregados. No entanto, quando se empregam gases reati vos, é muito comum usar o termo soldagem MAG (MAG – Metal Active Gas).

O processo de soldagem funciona com corrente contínua (C), normalmente com o arame no pólo positivo. Essa configuração é co nhecida como polaridade reversa. A polaridade direta é raramente utilizada por causa da transferência deficiente do metal fundido do a rame de solda para a peça. São comumente empregadas correntes de soldagem de 50 A até mais que 600 A e tensões de soldagem de 15 V até 32 V. Um arco elétrico autocorrigido e estável é obtido com o uso de uma fonte de tensão constante e com um alimentador de ara me de velocidade constante.

Melhorias contínuas tornaram o processo MIG/MAG aplicável à soldagem de todos os metais comercialmente importantes como os aços, o alumínio, aços inoxidáveis, cobre e vários outros. Materiais com espessura acima de 0,76 m podem ser soldados praticamente em todas as posições.

É simples escolher equipamento, arame, gás de proteção e con dições de soldagem capazes de produzir soldas de alta qualidade com baixo custo.

SOLDAGEM MIG/MAG Vantagens

O processo de soldagem MIG/MAG proporciona muitas vanta gens na soldagem manual e automática dos metais para aplicações de alta e baixa produção. Suas vantagens combinadas quando com parado ao eletrodo revestido, arco submerso e TIG são: ß a soldagem pode ser executada em todas as posições; ß não há necessidade de remoção de escória; ß alta taxa de deposição do metal de solda; ß tempo total de execução de soldas de cerca da metade do tempo se comparado ao eletrodo revestido; ß altas velocidades de soldagem; menos distorção das peças; ß largas aberturas preenchidas ou amanteigadas facilmente, tor nando certos tipos de soldagem de reparo mais eficientes; ß não há perdas de pontas como no eletrodo revestido.

Capítulo 1 Modos de transferência de metal

Basicamente o processo MIG/MAG inclui três técnicas distintas de modo de transferência de metal: curto-circuito (short arc), globular (globular) e aerossol (spray arc). Essas técnicas descrevem a manei ra pela qual o metal é transferido do arame para a poça de fusão. Na transferência por curto-circuito — short arc, dip transfer, microwire — a transferência ocorre quando um curto-circuito elétrico é estabeleci do. Isso acontece quando o metal fundido na ponta do arame toca a poça de fusão. Na transferência por aerossol — spray arc — peque nas gotas de metal fundido são desprendidas da ponta do arame e projetadas por forças eletromagnéticas em direção à poça de fusão. A transferência globular — globular — ocorre quando as gotas de metal fundido são muito grandes e movem-se em direção à poça de fusão sob a influência da gravidade. Os fatores que determinam o modo de transferência de metal são a corrente de soldagem, o diâmetro do a rame, o comprimento do arco (tensão), as características da fonte e o gás de proteção (veja a Figura 2).

Transferência por curto-circuito

Na soldagem com transferência por curto-circuito são utilizados arames de diâmetro na faixa de 0,8 m a 1,2 m, e aplicados pe quenos comprimentos de arco (baixas tensões) e baixas correntes de soldagem. É obtida uma pequena poça de fusão de rápida solidifica ção. Essa técnica de soldagem é particularmente útil na união de ma teriais de pequena espessura em qualquer posição, materiais de grande espessura nas posições vertical e sobrecabeça, e no enchi mento de largas aberturas. A soldagem por curto-circuito também de ve ser empregada quando se tem como requisito uma distorção mí nima da peça.

Figura 2 – Modos de transferência do metal de solda

O metal é transferido do arame à poça de fusão apenas quando há contato entre os dois, ou a cada curto-circuito. O arame entra em curto-circuito com a peça de 20 a 200 vezes por segundo.

A Figura 3 ilustra um ciclo completo de curto-circuito. Quando o arame toca a poça de fusão (A), a corrente começa a aumentar para uma corrente de curto-circuito. Quando esse valor alto de corrente é atingido, o metal é transferido. O arco é então reaberto. Como o ara me está sendo alimentado mais rapidamente que o arco consegue fundi-lo, o arco será eventualmente extinguido por outro curto (I). O ciclo recomeça. Não há metal transferido durante o período de arco aberto, somente nos curtos-circuitos.

Figura 3 -Corrente-tensão versus tempo típico do ciclo de curto-circuito

Para garantir uma boa estabilidade do arco na técnica de curto circuito devem ser empregadas correntes baixas. A Tabela I ilustra a faixa de corrente ótima para a transferência de metal por curto-circuito para vários diâmetros de arame. Essas faixas podem ser ampliadas dependendo do gás de proteção selecionado.

Diâmetro do arame Corrente de soldagem (A) pol (") m Mínima Máxima

Tabela I -Faixa ótima de corrente de curto-circuito para vários diâmetros de arame

SOLDAGEM MIG/MAG Transferência globular

Quando a corrente e a tensão de soldagem são aumentadas pa ra valores acima do máximo recomendado para a soldagem por curto circuito, a transferência de metal começará a tomar um aspecto dife rente. Essa técnica de soldagem é comumente conhecida como transferência globular, na qual o metal se transfere através do arco. Usualmente as gotas de metal fundido têm diâmetro maior que o do próprio arame. Esse modo de transferência pode ser errático, com respingos e curtos-circuitos ocasionais.

Soldagem por aerossol (spray)

Aumentando-se a corrente e a tensão de soldagem ainda mais, a transferência de metal torna-se um verdadeiro arco em aerossol (spray). A corrente mínima à qual esse fenômeno ocorre é chamada corrente de transição. A Tabela I mostra valores típicos de corrente de transição para vários metais de adição e gases de proteção. Conforme é observado nessa tabela, a corrente de transição depende do diâmetro do arame e do gás de proteção. Entretanto, se o gás de pro teção para soldar aços carbono contiver mais que cerca de 15% de dióxido de carbono (CO2), não haverá transição de transferência glo bular para transferência por aerossol.

A Figura 4 mostra a transferência fina e axial típica do arco em aerossol. As gotas que saem do arame são muito pequenas, propor cionando boa estabilidade ao arco. Curtos-circuitos são raros. Poucos respingos são associados com essa técnica de soldagem.

Tipo de arame

Diâmetro do arame Gás de proteção

Corrente mínima de aerossol (A) pol (") m

Aço carbono

98% Ar / 2% O2

Aço inoxidável 0,035

Argônio 95

Cobre desoxidado 0,035

Argônio 180

Bronze ao silício 0,035

Argônio 165

Tabela I -Corrente mínima para a soldagem por aerossol

A soldagem em aerossol pode produzir altas taxas de deposição do metal de solda. Essa técnica de soldagem é geralmente emprega da para unir materiais de espessura 2,4 m e maiores. Exceto na soldagem de alumínio ou cobre, o processo de arco em aerossol fica geralmente restrito apenas à soldagem na posição plana por causa da grande poça de fusão. No entanto, aços carbono podem ser sol dados fora de posição usando essa técnica com uma poça de fusão

SOLDAGEM MIG/MAG pequena, geralmente com arames de diâmetro 0,89 m ou 1,10 m.

Figura 4 -Técnica de soldagem por arco em aerossol (spray)

Uma variação da técnica de arco em aerossol é conhecida como soldagem pulsada em aerossol. Nessa técnica, a corrente é variada entre um valor alto e um baixo. O nível baixo de corrente fica abaixo da corrente de transição, enquanto que o nível alto fica dentro da fai xa de arco em aerossol. O metal é transferido para a peça apenas du rante o período de aplicação de corrente alta. Geralmente é transferi da uma gota durante cada pulso de corrente alta. A Figura 5 retrata o modelo de corrente de soldagem usado na soldagem pulsada em ae rossol. Valores comuns de freqüência ficam entre 60 e 120 pulsos por segundo. Como a corrente de pico fica na região de arco em aeros sol, a estabilidade do arco é similar à da soldagem em aerossol con vencional. O período de baixa corrente mantém o arco aberto e serve para reduzir a corrente média. Assim, a técnica pulsada em aerossol produzirá um arco em aerossol com níveis de corrente mais baixos que os necessários para a soldagem em aerossol convencional. A corrente média mais baixa possibilita soldar peças de pequena es pessura com transferência em aerossol usando maiores diâmetros de arame que nos outros modos. A técnica pulsada em aerossol também pode ser empregada na soldagem fora de posição de peças de gran de espessura.

Figura 5 -Técnica de soldagem por arco pulsado em aerossol

Soldagem com arames tubulares

O arame tubular é um eletrodo contínuo de seção reta tubular, com um invólucro de aço de baixo carbono, aço inoxidável ou liga de níquel, contendo desoxidantes, formadores de escória e estabilizado res de arco na forma de um fluxo (pó). Ambos os materiais da fita e do núcleo são cuidadosamente monitorados para atender às especifi cações. Os controles automáticos durante a produção proporcionam um produto uniforme de alta qualidade. Os arames tubulares com flu xo não metálico (flux-cored wires) são especificamente desenvolvidos para soldar aços doces usando como gás de proteção o dióxido de carbono (CO2) ou misturas argônio -CO2.

A soldagem empregando arames tubulares com fluxo não metáli co (flux-cored wires) oferece muitas vantagens inerentes ao processo sobre a soldagem com eletrodos revestidos. Taxas de deposição mais altas (tipicamente o dobro) e ciclos de trabalho maiores (não há troca de eletrodos) significam economia no custo da mão de obra. A pene tração mais profunda alcançada com os arames tubulares permite também menos preparação de juntas, e ainda proporciona soldas com qualidade, livres de falta de fusão e aprisionamento de escória.

Capítulo 2 Equipamentos

Soldagem manual

Os equipamentos de soldagem MIG/MAG podem ser usados manual ou automaticamente. Veja na Figura 6 o modelo de um equi pamento para a soldagem manual.

Equipamentos para soldagem manual são fáceis de instalar. Co mo o trajeto do arco é realizado pelo soldador, somente três elemen tos principais são necessários: ß tocha de soldagem e acessórios; ß motor de alimentação do arame; ß fonte de energia.

Tochas de soldagem e acessórios

A tocha guia o arame e o gás de proteção para a região de sol dagem. Ela também leva a energia de soldagem até o arame. Tipos diferentes de tocha foram desenvolvidos para proporcionar o desem penho máximo na soldagem para diferentes tipos de aplicações. Elas variam desde tochas para ciclos de trabalho pesados para atividades envolvendo altas correntes até tochas leves para baixas correntes e soldagem fora de posição. Em ambos os casos estão disponíveis to chas refrigeradas a água ou secas (refrigeradas pelo gás de prote ção), e tochas com extremidades retas ou curvas. Geralmente são adicionados sistemas de refrigeração na tocha para facilitar o manu seio. Nos casos em que são executados trabalhos com altas corren tes é possível usar uma tocha mais robusta.

1. CABO DE SOLDA (NEGATIVO) 2. REFRIGERAÇÃO DA TOCHA (ÁGUA) 3. GÁS DE PROTEÇÃO 4. GATILHO DA TOCHA 5. ÁGUA DE REFRIGERAÇÃO PARA A TOCHA 6. CONDUÍTE DO ARAME 7. GÁS DE PROTEÇÃO VINDO DO CILINDRO 8. SAÍDA DE ÁGUA DE REFRIGERAÇÃO 9. ENTRADA DE ÁGUA DE REFRIGERAÇÃO 10. ENTRADA DE 42 V (CA) 1. CABO DE SOLDA (POSITIVO) 12. CONEXÃO PARA A FONTE PRIMÁRIA (220/380/440 V)

Figura 6 -Instalações para a soldagem manual

A Figura 7 mostra as partes de uma tocha seca típica (tocha con vencional ou refrigerada pelo gás de proteção) com extremidade cur va, contendo os seguintes acessórios: ß bico de contato; ß bocal; ß conduíte; ß cabo.

Figura 7 -Tocha MIG/MAG típica

O bico de contato é fabricado de cobre e é utilizado para conduzir a energia de soldagem até o arame bem como dirigir o arame até a peça. A tocha (e também o bico de contato) é conectada à fonte de soldagem pelo cabo de solda. Como o arame deve ser alimentado fa cilmente pelo bico de contato e também fazer um bom contato elétri co, seu diâmetro interno é importante. O folheto de instruções forne cido com cada tocha relaciona o diâmetro correto do bico de contato para cada diâmetro de arame. O bico de contato, que é uma peça de reposição, deve ser preso firmemente à tocha e centrado no bocal.

O bocal direciona um fluxo de gás até a região de soldagem. Bo cais grandes são usados na soldagem a altas correntes onde a poça de fusão é larga. Bocais menores são empregados na soldagem a baixas correntes.

O conduíte é conectado entre a tocha e as roldanas de alimenta ção. Ele direciona o arame à tocha e ao bico de contato. É necessária uma alimentação uniforme para se obter a estabilidade do arco. Quando não suportado adequadamente pelo conduíte, o arame pode se enroscar. Quando se usam arames de aço, recomenda-se que a espiral do conduíte seja de aço. Outros materiais como nylon e outros plásticos devem ser empregados para arames de alumínio. A literatu ra fornecida com cada tocha lista os conduítes recomendados para cada diâmetro e material do arame.

Alimentador de arame

O motor de alimentação de arame e o controle de soldagem são freqüentemente fornecidos em um único módulo — o alimentador de arame — mostrado na Figura 6. Sua principal função é puxar o arame do carretel e alimentá-lo ao arco. O controle mantém a velocidade predeterminada do arame a um valor adequado à aplicação. O con trole não apenas mantém a velocidade de ajuste independente do pe so, mas também regula o início e fim da alimentação do arame a par tir do sinal enviado pelo gatilho da tocha.

O gás de proteção, a água e a fonte de soldagem são normalmente enviados à tocha pela caixa de controle. Pelo uso de válvulas solenóides os fluxos de gás e de água são coordenados com o fluxo da corrente de soldagem. O controle determina a seqüência de fluxo de gás e energização do contator da fonte. Ele também permite o pré e pós-fluxo de gás.

(Parte 1 de 4)

Comentários