Soldagem MIG-MAG - Apostilas - Engenharia Elétrica Part1, Notas de estudo de Eletrotécnica

Baixe Soldagem MIG-MAG - Apostilas - Engenharia Elétrica Part1 e outras Notas de estudo em PDF para Eletrotécnica, somente na Docsity! «= ESAB O rd Nossos clientes Soldagem MIG/MAG ÍNDICE INTRODUÇÃO .......................................................................................... 1 MODOS DE TRANSFERÊNCIA DE METAL ..................................................... 4 EQUIPAMENTOS .................................................................................... 12 SUPRIMENTO DE ENERGIA...................................................................... 18 GASES DE PROTEÇÃO............................................................................ 27 ARAMES ............................................................................................... 46 SEGURANÇA ......................................................................................... 59 TÉCNICAS E PARÂMETROS DE SOLDAGEM ............................................... 65 CONDIÇÕES DE SOLDAGEM.................................................................... 87 DEFEITOS DE SOLDA — SUAS CAUSAS E SOLUÇÕES...............................111 SOLDAGEM MIG/MAG PONTUAL ......................................................... 124 BIBLIOGRAFIA ..................................................................................... 133 Traduzido e adaptado por Cleber Fortes – Engenheiro Metalúrgico, MSc. Assistência Técnica Consumíveis – ESAB BR Revisado por Cláudio Turani Vaz – Engenheiro Metalurgista, MSc. Assistência Técnica – ESAB BR Última revisão em 25 de janeiro de 2005 SOLDAGEM MIG/MAG 3 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:
 a soldagem pode ser executada em todas as posições;
 não há necessidade de remoção de escória;
 alta taxa de deposição do metal de solda;
 tempo total de execução de soldas de cerca da metade do tempo se comparado ao eletrodo revestido;
 altas velocidades de soldagem; menos distorção das peças;
 largas aberturas preenchidas ou amanteigadas facilmente, tor- nando certos tipos de soldagem de reparo mais eficientes;
 não há perdas de pontas como no eletrodo revestido. SOLDAGEM MIG/MAG 4 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 mm a 1,2 mm, e aplicados pe- quenos comprimentos de arco (baixas tensões) e baixas correntes de soldagem. É obtida uma pequena poça de fusão de rápida solidifica- SOLDAGEM MIG/MAG 5 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. SOLDAGEM MIG/MAG 8 Diâmetro do arame Tipo de arame pol (") mm Gás de proteção Corrente mínima de aerossol (A) 0,030 0,76 150 0,035 0,89 165 0,045 1,10 220 0,052 1,30 240 Aço carbono 0,062 1,60 98% Ar / 2% O2 275 0,035 0,89 170 0,045 1,10 225 Aço inoxidável 0,062 1,60 98% Ar / 1% O2 285 0,030 0,76 95 0,046 1,19 135 Alumínio 0,062 1,60 Argônio 180 0,035 0,89 180 0,045 1,10 210 Cobre desoxidado 0,062 1,60 Argônio 310 0,035 0,89 165 0,045 1,10 205 Bronze ao silício 0,062 1,60 Argônio 270 Tabela II - 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 mm 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 9 pequena, geralmente com arames de diâmetro 0,89 mm ou 1,10 mm. 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 SOLDAGEM MIG/MAG 10 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 SOLDAGEM MIG/MAG 13 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) 11. 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- SOLDAGEM MIG/MAG 14 vencional ou refrigerada pelo gás de proteção) com extremidade cur- va, contendo os seguintes acessórios:
 bico de contato;
 bocal;
 conduíte;
 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. SOLDAGEM MIG/MAG 15 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 normal- mente 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. Fonte de soldagem Quase todas as soldas com o processo MIG/MAG são executa- das com polaridade reversa (CC+). O pólo positivo é conectado à to- cha, enquanto o negativo é conectado à peça. Já que a velocidade de SOLDAGEM MIG/MAG 18 Capítulo 3 Suprimento de energia A fonte de energia Fontes de corrente contínua e de tensão constante são empre- gadas na maioria dos casos de soldagem MIG/MAG. Essa caracterís- tica contrasta com as fontes de corrente constante utilizadas na sol- dagem TIG e com eletrodos revestidos. Uma fonte MIG/MAG propor- ciona uma tensão do arco relativamente constante durante a solda- gem. Essa tensão determina o comprimento do arco. Quando ocorre uma variação brusca da velocidade de alimentação do arame, ou uma mudança momentânea da tensão do arco, a fonte aumenta ou diminui abruptamente a corrente (e, portanto, a taxa de fusão do arame) de- pendendo da mudança no comprimento do arco. A taxa de fusão do arame muda automaticamente para restaurar o comprimento original do arco. Como resultado, alterações permanentes no comprimento do arco são efetuadas ajustando-se a tensão de saída da fonte. A veloci- dade de alimentação do arame que o operador seleciona antes da soldagem determina a corrente de soldagem (veja a Figura 9). Esse parâmetro pode ser alterado sobre uma faixa considerável antes que o comprimento do arco mude o suficiente para fazer o arame tocar na peça ou queimar o bico de contato. SOLDAGEM MIG/MAG 19 Figura 9 - Influência da velocidade de alimentação do arame Variáveis da fonte A característica de autocorreção do comprimento do arco do sis- tema de soldagem por tensão constante é muito importante na produ- ção de condições estáveis de soldagem. Características elétricas es- pecíficas — a tensão do arco, a inclinação da curva tensão-corrente da fonte e a indutância, dentre outras — são necessárias para contro- lar o calor do arco, os respingos, etc. Tensão do arco A tensão do arco é a tensão entre a extremidade do arame e a peça. Devido às quedas de tensão encontradas no sistema de solda- gem a tensão do arco não pode ser lida diretamente do voltímetro da fonte. A tensão de soldagem (comprimento do arco) tem um importante SOLDAGEM MIG/MAG 20 efeito no modo de transferência de metal desejado. A soldagem por curto-circuito requer tensões relativamente baixas, enquanto a solda- gem em aerossol necessita de tensões maiores. Deve ser observado também que, quando a corrente de soldagem e a taxa de fusão do arame são aumentadas, a tensão de soldagem também deve ser au- mentada um tanto para manter a estabilidade. A Figura 10 mostra uma relação entre a tensão do arco e a corrente de soldagem para os gases de proteção mais comuns empregados na soldagem MIG/MAG de aços carbono. A tensão do arco é aumentada com o aumento da corrente de soldagem para proporcionar a melhor operação. Figura 10 - Relação entre a tensão do arco e a corrente de soldagem Inclinação da curva A Figura 11 ilustra as características tensão-corrente de uma fon- te MIG/MAG. O ângulo da curva com a horizontal é definido como a SOLDAGEM MIG/MAG 23 vadas na Tabela III. Diâmetro do arame Tipo de arame pol (") mm Corrente de curto-circuito (A) 0,030 0,76 300 0,035 0,89 320 0,045 1,10 370 0,052 1,30 395 Aço carbono 0,062 1,60 430 0,030 0,76 175 0,035 0,89 195 0,045 1,10 225 Alumínio 0,062 1,60 290 Tabela III - Correntes típicas de curto-circuito requeridas para a transferên- cia de metal Indutância As fontes não respondem instantaneamente às mudanças de carga. A corrente leva um tempo finito para atingir um novo valor. A indutância no circuito é a responsável por esse atraso. O efeito da in- dutância pode ser entendido analisando-se a curva mostrada na Figura 13. A curva A mostra uma curva típica de corrente-tempo com indutância presente quando a corrente aumenta de zero até o valor final. A curva B mostra o caminho que a corrente percorreria se não houvesse indutância no circuito. A corrente máxima alcançada duran- te um curto é determinada pela inclinação da curva característica da fonte. A indutância controla a taxa de aumento da corrente de curto- circuito. A taxa pode ser reduzida de maneira que o curto possa ser SOLDAGEM MIG/MAG 24 interrompido com um mínimo de respingos. A indutância também ar- mazena energia. Ela fornece ao arco essa energia armazenada de- pois que o curto é interrompido, e causa um arco mais longo. Figura 13 - Mudança no aumento da corrente devido à indutância Na soldagem por curto-circuito um aumento na indutância au- menta o tempo de arco "ativo". Isso, por sua vez, torna a poça de fu- são mais fluida, resultando em um cordão de solda mais achatado. A diminuição da indutância causa o efeito contrário. A Figura 14 mostra a influência da indutância no aspecto de cordões de solda feitos por meio da soldagem por curto-circuito com misturas argônio-oxigênio e hélio-argônio-dióxido de carbono. O cordão de solda no 1, confeccio- nado com uma mistura 98% Ar / 2% O2 e sem indutância, apresenta uma crista, como pode ser observado na seção reta. No meio do cor- dão de solda foi imposta uma indutância de 500 µH. A crista não ficou tão proeminente, e o cordão de solda permaneceu convexo. O cordão de solda no 2, confeccionado com uma mistura de He- Ar-CO2, também se apresenta convexo. A quantidade de respingos na SOLDAGEM MIG/MAG 25 chapa é considerável. Quando a indutância foi introduzida no meio da amostra, a redução da quantidade de respingos foi notável; o cordão tornou-se achatado e a seção reta abaixo à direita mostra que a pe- netração na peça aumentou. Figura 14 - Efeito da indutância no aspecto do cordão de solda Na soldagem em aerossol a adição de indutância na fonte produ- SOLDAGEM MIG/MAG 28 apenas o argônio e o hélio são gases inertes3. A compensação para a tendência de oxidação dos outros gases é realizada pelas formula- ções especiais dos arames. O argônio, o hélio e o dióxido de carbono podem ser empregados puros, em combinações ou misturados com outros gases para pro- porcionar soldas livres de defeitos numa variedade de aplicações e processos de soldagem. Propriedades dos gases As propriedades básicas dos gases de proteção que afetam o desempenho do processo de soldagem incluem:
 propriedades térmicas a temperaturas elevadas;
 reação química do gás com os vários elementos no metal de ba- se e no arame de solda;
 efeito de cada gás no modo de transferência de metal. A condutividade térmica do gás à temperatura do arco influencia a tensão do arco bem como a energia térmica transferida à solda. Quando a condutividade térmica aumenta, maior tensão de soldagem é necessária para sustentar o arco. Por exemplo, a condutividade térmica do hélio e do dióxido de carbono é muito maior que a do ar- gônio; devido a isso, aqueles gases transferem mais calor à solda. Portanto, o hélio e o dióxido de carbono necessitam de uma tensão de soldagem maior para manter o arco estável. A compatibilidade de cada gás com o arame e o metal de base determina a adequação das diversas combinações de gases. O dióxi- do de carbono e a maioria dos gases de proteção contendo oxigênio não devem ser utilizados na soldagem do alumínio, pois se formará o 3 Gases inertes são aqueles que não se combinam com outros elementos. SOLDAGEM MIG/MAG 29 óxido de alumínio (Al2O3). Entretanto, o dióxido de carbono e o oxigê- nio são úteis às vezes e mesmo essenciais na soldagem MAG dos aços. Eles promovem estabilidade ao arco e uma boa fusão entre a poça de fusão e o material de base4. O oxigênio é bem mais reativo que o dióxido de carbono. Conseqüentemente, as adições de oxigê- nio ao argônio são geralmente menores que 12% em volume, en- quanto o dióxido de carbono puro pode ser empregado na soldagem MAG de aços doces. Os arames de aço devem conter elementos for- temente desoxidantes para suprimir a porosidade quando usados com gases oxidantes, particularmente misturas com altos percentuais de dióxido de carbono ou oxigênio e especialmente o dióxido de car- bono puro. Os gases de proteção também determinam o modo de transfe- rência do metal e a profundidade à qual a peça é fundida — a profun- didade de penetração. A Tabela IV e a Tabela V sumarizam os gases de proteção recomendados para os vários materiais e tipos de trans- ferência de metal. A transferência por aerossol não é obtida quando o gás de proteção é rico em CO2. Por exemplo, misturas contendo mais que 20% CO2 não exibem uma verdadeira transferência em aerossol. Até certo ponto, misturas até 30% CO2 podem apresentar um arco com um aspecto semelhante ao aerossol a altos níveis de corrente, mas são incapazes de manter a estabilidade do arco obtida com mis- turas de menores teores de CO2. Os níveis de respingos também tenderão a aumentar quando as misturas forem ricas em CO2. Argônio (Ar) O argônio é um gás inerte que é usado tanto puro quanto em combinações com outros gases para alcançar as características de arco desejadas na soldagem de metais ferrosos e não ferrosos. Qua- 4 A boa fusão entre o metal de solda fundido e o metal de base é denominada molhabilidade. SOLDAGEM MIG/MAG 30 se todos os processos de soldagem podem utilizar o argônio ou mis- turas de argônio para alcançar boa soldabilidade, propriedades me- cânicas, características do arco e produtividade. O argônio é empre- gado puro em materiais não ferrosos como o alumínio, ligas de ní- quel, ligas de cobre e materiais reativos que incluem o zircônio, titânio e tântalo. O argônio proporciona excelente estabilidade ao arco no modo de transferência por aerossol, boa penetração e ótimo perfil do cordão na soldagem desses metais. Algumas soldas em curto-circuito de materiais de pequena espessura são também viáveis. Quando u- sado na soldagem de metais ferrosos, o argônio é normalmente mis- turado com outros gases como o oxigênio, hélio, hidrogênio, dióxido de carbono e/ou nitrogênio. Figura 15 - Efeito de adições de oxigênio ao argônio O baixo potencial de ionização do argônio cria uma excelente condução da corrente e uma estabilidade de arco superior. O argônio produz uma coluna de arco restrita a uma alta densidade de corrente que faz com que a energia do arco fique concentrada em uma peque- SOLDAGEM MIG/MAG 33 Hélio (He) O hélio é um gás inerte que é empregado nas aplicações de sol- dagem onde são necessários um maior aporte térmico para melhorar a molhabilidade do cordão de solda, maior penetração e maior veloci- dade de soldagem. Na soldagem MIG o hélio não produz um arco tão estável quanto o argônio. Comparado com o argônio, o hélio apresen- ta maior condutividade térmica e maior variação de tensão, e conduz a um perfil de penetração mais largo e mais raso. A soldagem MIG do alumínio com hélio puro não proporciona a mesma ação de limpeza que o argônio puro, porém é benéfico e algumas vezes recomendado para a soldagem de peças espessas de alumínio. O arco elétrico com o hélio é mais largo que com o argônio, o que reduz a densidade de corrente. A maior variação de tensão provoca maiores aportes térmi- cos em relação ao argônio, promovendo então maior fluidez da poça de fusão e subseqüente maior molhabilidade do cordão de solda. Es- se fenômeno é vantajoso na soldagem do alumínio, magnésio e ligas de cobre. O hélio é freqüentemente misturado em diversas proporções com o argônio para tirar vantagem das boas características de ambos os gases. O argônio melhora a estabilidade do arco e a ação de limpeza, na soldagem do alumínio e do magnésio, enquanto o hélio melhora a molhabilidade e a coalescência do metal de solda. Misturas binárias Argônio-oxigênio A adição de pequenas quantidades de O2 ao argônio estabiliza SOLDAGEM MIG/MAG 34 muito bem o arco elétrico, aumenta a taxa de fusão do arame, abaixa a corrente de transição para transferência em aerossol, e melhora a molhabilidade e o perfil do cordão de solda. A poça de fusão fica mais fluida e permanece no estado líquido por mais tempo, permitindo que o metal flua até os cantos do chanfro. Isso reduz as mordeduras e a- juda a manter achatado o cordão de solda. Ocasionalmente, peque- nas adições de oxigênio são utilizadas em aplicações de metais não ferrosos. Por exemplo, pode ser encontrado na literatura que a adição de 0,1% de oxigênio é útil para a estabilização do arco na soldagem de chapas de alumínio superpuro. Argônio / 1% O2 – essa mistura é primariamente empregada na transferência em aerossol para aços inoxidáveis. 1% O2 é normal- mente suficiente para estabilizar o arco, aumentar a taxa de goteja- mento, proporcionar coalescência e melhorar a aparência do cordão de solda. Argônio / 2% O2 – essa mistura é utilizada na soldagem MIG com transferência em aerossol de aços carbono, aços de baixa liga e aços inoxidáveis. Ela proporciona uma ação extra de molhabilidade sobre a mistura a 1% O2. As propriedades mecânicas e a resistência à corro- são das soldas feitas com adições de 1% O2 e 2% O2 são equivalen- tes. Argônio / 5% O2 – essa mistura proporciona uma poça de fusão mais fluida, porém controlável. É a mistura argônio-oxigênio mais comum empregada na soldagem em geral dos aços carbono. O oxigênio adi- cional também permite maiores velocidades de soldagem. Argônio / 8-12% O2 – a principal aplicação dessa mistura é na solda- gem monopasse. O potencial de oxidação mais alto desses gases deve ser levado em consideração com respeito à composição química do arame de solda. Em alguns casos será necessário o uso de um arame com maior teor de elementos de liga para compensar a natu- reza reativa desse gás de proteção. A maior fluidez da poça de fusão e a menor corrente de transição para transferência em aerossol des- SOLDAGEM MIG/MAG 35 sas misturas pode apresentar algumas vantagens em diversas aplica- ções de soldagem. Argônio / 12-25% O2 – misturas com níveis muito altos de oxigênio têm sido empregadas limitadamente, porém os benefícios do uso de 25% O2 contra 12% O2 são discutíveis. A fluidez excessiva da poça de fusão é uma característica desse gás. É de se esperar sobre a super- fície do cordão de solda uma camada espessa de escória e/ou carepa de difícil remoção. Soldas íntegras podem ser confeccionadas a 25% O2 com pouca ou nenhuma porosidade. É recomendada a remo- ção da escória / carepa antes dos passes de solda subseqüentes pa- ra assegurar a melhor integridade da solda. Argônio-dióxido de carbono (Ar / CO2) As misturas argônio-dióxido de carbono são usadas principal- mente nos aços carbono e de baixa liga e, com aplicação limitada, em aços inoxidáveis. As adições de argônio ao dióxido de carbono dimi- nuem os níveis de respingo normalmente experimentados com o dió- xido de carbono puro. Pequenas adições de dióxido de carbono ao argônio produzem as mesmas características de transferência em ae- rossol que as pequenas adições de oxigênio. A diferença recai na maioria das vezes nas maiores correntes de transição para transfe- rência em aerossol das misturas argônio / dióxido de carbono. Na soldagem MIG/MAG com adições de dióxido de carbono um nível de corrente ligeiramente maior deve ser atingido para estabelecer e man- ter uma transferência de metal estável em aerossol através do arco. Adições de oxigênio reduzem a corrente de transição para transferên- cia em aerossol. Acima de aproximadamente 20% CO2 a transferên- cia em aerossol torna-se instável e começam a ocorrer aleatoriamen- te transferências por curto-circuito e globular. Argônio / 3-10% CO2 – essas misturas são empregadas na transfe- rência por curto-circuito e na transferência em aerossol em uma série SOLDAGEM MIG/MAG 38 tubulações de paredes grossas, e é a melhor em termos de fusão la- teral das paredes do chanfro e em profundidade de penetração. O ar- gônio auxilia na estabilização do arco e na redução de respingos. Argônio-hélio Misturas argônio-hélio são utilizadas em vários materiais não- ferrosos como o alumínio, cobre, ligas de níquel e metais reativos. Esses gases usados em diversas combinações aumentam a tensão e o calor do arco na soldagem MIG e na TIG enquanto mantém as ca- racterísticas favoráveis do argônio. Geralmente, quanto mais pesado o material, maior o percentual de hélio. Pequenos percentuais de hé- lio, abaixo de 10%, afetarão as características do arco e as proprie- dades mecânicas da solda. Quando o percentual do hélio aumenta, aumentam também a tensão do arco, a quantidade de respingos e a penetração, e minimiza a porosidade. O gás hélio puro aumenta a penetração lateral e a largura do cordão de solda, mas a profundida- de de penetração pode ficar prejudicada. Por outro lado, a estabilida- de do arco também aumenta. O teor de argônio deve ser de pelo me- nos 20% quando misturado com o hélio para gerar e manter um arco estável em aerossol (veja a Figura 19). Argônio / 25% He (HE-25) – essa mistura pouco usada é algumas vezes recomendada para a soldagem de alumínio, onde é procurado um aumento na penetração, sendo a aparência do cordão da maior importância. Argônio / 75% He (HE-75) – essa mistura comumente utilizada é lar- gamente empregada na soldagem automática de alumínio com es- pessura maior que 25 mm na posição plana. A mistura HE-25 também aumenta o aporte térmico e reduz a porosidade das soldas de cobre com espessura entre 6,5 mm e 12,5 mm. Argônio / 90% He (HE-90) – essa mistura é usada na soldagem do cobre com espessura acima de 12,5 mm e do alumínio com espessu- SOLDAGEM MIG/MAG 39 ra acima de 75 mm. Apresenta um aporte térmico alto que melhora a coalescência da solda e proporciona boa qualidade radiográfica. É também empregada na transferência por curto-circuito com metais de adição com alto teor de níquel. Figura 19 - Efeito de adições de hélio ao argônio Argônio-nitrogênio (N2) Pequenas quantidades de nitrogênio têm sido adicionadas a mis- turas Ar / 1% O2 para se obter uma microestrutura completamente austenítica em soldas feitas com metais de adição inoxidáveis do tipo 347. Concentrações de nitrogênio na faixa de 1,5% a 3% têm sido uti- lizadas. Quantidades acima de 10% produziam muitos fumos, mas as soldas eram íntegras. Adições maiores que 2% N2 produziam porosi- dade em soldas MIG monopasse realizadas em aços doces; por outro lado, adições menores que 0,5% de nitrogênio causavam porosidade SOLDAGEM MIG/MAG 40 em soldas multipasses em aços carbono. Poucas tentativas foram fei- tas para empregar misturas de argônio ricas em nitrogênio na solda- gem MIG do cobre e suas ligas, mas o índice de respingos é alto. Argônio / cloro (Cl2) O cloro é às vezes borbulhado através do alumínio fundido para remover o hidrogênio de lingotes ou de fundidos. Como essa ativida- de de desgaseificação é bem sucedida, infere-se que o cloro poderia remover o hidrogênio do metal de solda. No entanto, existem reivindi- cações de que misturas Ar / Cl2 eliminaram a porosidade na soldagem MIG, porém os fabricantes de componentes não obtiveram resultados consistentes. Além disso, como o gás cloro (Cl2) forma ácido clorídri- co no sistema respiratório humano, tais misturas podem ser desagra- dáveis ou nocivos aos operadores e ao pessoal que trabalha próximo à área de soldagem. Conseqüentemente, misturas Ar / Cl2 não são populares nem recomendadas, exceto em casos especiais onde se- jam implementados controle e segurança adequados. Misturas ternárias Argônio-oxigênio-dióxido de carbono Misturas contendo esses três componentes são denominadas misturas universais devido a sua capacidade de operar com os mo- dos de transferência por curto-circuito, globular, em aerossol e pulsa- do. Diversas misturas ternárias estão disponíveis, e sua aplicação dependerá do mecanismo de transferência desejado e da otimização das características do arco.