Entenda o que é processo de soldagem TIG
O processo de soldagem a arco com eletrodo não consumível e proteção gasosa (Gás Tungstênio Arc Welding - GTAW). Apesar do conceito deste processo ser antigo (1919), o mesmo se desenvolveu em torno de 1940 nos EUA - em plena 2ª guerra mundial para realizar soldas de alta qualidade sobre ligas de alumínio, aços inoxidáveis e magnésio. Hoje este processo é largamente usado para soldar metais de espessuras de 0,2mm a 8mm, além dos metais citados acima em cobre e suas ligas, titânio e zircônio, níquel e suas ligas. Devido à sua pequena taxa de deposição, 0,2 a 2kg/h este processo geralmente não é empregado em chapas grossas, no entanto, existindo requerimento de alta qualidade (tais como estanqueidade, etc.) juntas de grande espessura podem ser soldadas completamente ou somente o passe de raiz realizado com TIG.
Em que consiste o processo de solda TIG
O processo consiste em um aquecimento localizado da região a se unir, até que esta atinja o ponto de fusão, formando-se então a poça de metal líquido, que receberá o metal de adição também na forma fundida. O processo também conhecido por TIG (Tungsten Inert Gas), sigla em Inglês para o mesmo processo é GTAW (Gas Tungsten Arc Weld). A energia necessária para fundir tanto o metal base quanto o metal de adição, é fornecida pelo arco elétrico. No arco elétrico temos cargas elétricas fluindo entre dois eletrodos através de uma coluna de gás ionizado.
Para isolar a região de soldagem dos contaminantes atmosféricos (nitrogênio, oxigênio e vapor d´água), que prejudicam as propriedades mecânicas da junta, são utilizados gases de proteção com características químico-físicas específicas que também ajudam a formar e manter o arco elétrico estável. A altura do arco elétrico é controlada pela distância eletrodo peça e sua intensidade pela corrente elétrica (amperagem) que se faz fluir através da coluna de gás ionizado (plasma).
Características do Processo:
- Processo de baixa taxa de deposição em soldagem manual: 1,3 kg / hora;
- Solda em todas as posições;
- Solda praticamente todos os metais industrialmente utilizados;
- Pouca geração de fumos;
- Solda espessuras a partir de 0,2mm, mas requer soldadores altamente qualificados;
- Pode ser aplicado em juntas onde não é necessária a utilização de metal de adição (solda autógena);
- Muito empregado em passes de raiz. Produz soldas com ótimas propriedades mecânicas;
- Ótimo acabamento.
Possibilidade de automatização
O processo pode ser automatizado. O processo TIG, na maior parte de sua aplicação, é um processo essencialmente manual de soldagem. Aplicado principalmente na soldagem de chapas finas (0,2 a 3,0 mm) de aços ao carbono, aços inoxidáveis, alumínio e suas ligas, cobre e suas ligas, titânio etc., e onde os requisitos de propriedades mecânicas ou acabamento exigem este tipo de processo de soldagem. O calor necessário para a realização da operação de soldagem é fornecido pelo arco elétrico que é estabelecido a partir de um eletrodo não consumível de tungstênio puro ou ligado. Para evitar a oxidação deste eletrodo por gases ativos como o CO e o Oxigênio, são utilizados neste processo gases inertes puros, combinados ou não. A escolha da proteção ideal depende da espessura e tipo de metal base a ser soldado. Durante a operação de soldagem manual, após a determinação da corrente de soldagem e vazão de gás, o soldador deve controlar a altura do arco elétrico, a velocidade de soldagem e a alimentação do metal de adição através de varetas.
A fonte de soldagem fornece corrente (amperagem) constante podendo ser contínua ou alternada. Com corrente contínua deve-se utilizar a polaridade direta, isto é, o eletrodo conectado no polo negativo e a peça no polo positivo. O valor e tipo da corrente dependem da espessura e tipo de metal base a ser soldado. Na fonte, além do controle do valor da corrente de soldagem, temos o pré fluxo de gás que determina o intervalo de tempo entre o início da vazão e a ignição do arco elétrico (protegendo o eletrodo na abertura do arco elétrico ), o pós fluxo que determina o intervalo de tempo entre a extinção do arco e o fim da vazão de gás (protegendo a poça de fusão e o eletrodo, ainda quentes, da oxidação no final da operação de soldagem) e a intensidade da corrente de alta frequência (utilizada para ignitar o arco elétrico e estabilizar o arco com corrente alternada).
Gases utilizados
Os gases utilizados neste processo devem ser inertes, daí a denominação TIG (Tungsten Inerte Gas). O fato de se usar um eletrodo não consumível, impõe a necessidade de se usar gases como atmosfera protetora, de forma que não deteriorem o eletrodo de tungstênio nas temperaturas de soldagem. Devido a isto, os gases mais utilizados são o argônio, hélio e misturas argônio-hélio e argônio-hidrogênio.
- Argônio: Devido às suas características não reativas e apresentar baixo potencial de ionização, é o gás mais utilizado na soldagem TIG. Proporciona uma fácil abertura de arco elétrico. Por causa da baixa condutividade térmica, a coluna de arco é constrita, gerando um perfil de penetração estreito e profundo, tipo taça. O argônio puro é mais usado em soldagens manuais de qualquer material. O uso de hélio puro em soldagem TIG, é preferido em relação ao argônio para soldagem de chapas mais grossas, especialmente em materiais que tenham elevada temperatura de fusão ou alta condutividade térmica, ou também em soldas mecanizadas, onde possam ser desenvolvidas maiores velocidades, as misturas argônio-hélio e argônio-hidrogênio apresentam maior produtividade.
- Hélio: O uso do hélio puro trás algumas desvantagens, como dificuldade de abertura de arco e instabilidade de arco, devido ao alto potencial de ionização.
- Misturas Argônio-Hélio: Cada um dos gases possuem vantagens e desvantagens específicas. Essas dificuldades em grande são superadas ao trabalharmos com os gases misturados. Maior aporte térmico em relação ao argônio puro, facilidade de abertura de arco e boa estabilidade são algumas das vantagens obtidas.
- Misturas Argônio-Hidrogênio: O hidrogênio é misturado ao argônio, para melhorar as propriedades térmicas. A atmosfera redutora produzida melhora as condições de molhabilidade da poça de fusão.
- Pureza dos Gases: Dependendo do metal a ser soldado e do processo empregado, o grau de pureza do gás influenciará na velocidade de soldagem, acabamento do cordão e principalmente porosidade. Os efeitos de qualquer tipo de impureza, isoladamente ou em combinação com outras em muitos materiais e processos, criam uma série de possibilidades de ocorrência de defeitos e problemas.
Vantagens do processo de soldagem TIG
A soldagem TIG oferece diversas vantagens que a tornam amplamente utilizada em aplicações que exigem alta precisão e qualidade na solda. Uma das principais vantagens é a capacidade de produzir soldas de alta qualidade em metais diversos, incluindo aços inoxidáveis, alumínio, cobre e ligas de níquel.
A soldagem TIG utiliza um eletrodo de tungstênio não consumível, o que significa que o material de adição é adicionado manualmente, proporcionando um controle preciso sobre o processo.
Além disso, a soldagem TIG é reconhecida pela ausência de respingos, o que resulta em um cordão de solda limpo e de alta estética. Isso é particularmente crucial em aplicações onde a estética da solda é uma consideração importante, como na indústria de alimentos, farmacêutica e na fabricação de equipamentos eletrônicos.
Outra vantagem significativa da soldagem TIG é a habilidade de operar em baixas correntes, o que a torna adequada para materiais finos. A soldagem de precisão em peças mais delicadas é facilitada devido ao controle preciso do arco elétrico, minimizando o risco de distorção e danos térmicos.
A soldagem TIG também se destaca pela capacidade de soldar em todas as posições, proporcionando flexibilidade em diversas aplicações e cenários de fabricação. Essa versatilidade faz da soldagem TIG uma escolha preferencial em setores que demandam altos padrões de qualidade e acabamento, como na fabricação de equipamentos aeroespaciais e na indústria nuclear.
Quando utilizar o processo?
A soldagem TIG é especialmente indicada para situações em que são necessárias soldas de alta qualidade, precisão e estética. Aqui estão algumas situações em que o processo de soldagem TIG é frequentemente recomendado:
- Soldagem de aços inoxidáveis: setores como a indústria alimentícia, farmacêutica e de equipamentos médicos frequentemente demandam o nível de precisão da solda TIG;
- Alumínio e ligas leves: a soldagem TIG é eficaz na soldagem de alumínio e outras ligas leves. Sua capacidade de controlar o arco elétrico de maneira precisa é essencial ao trabalhar com materiais mais sensíveis ao calor;
- Soldagem de metais não ferrosos: além do alumínio, a soldagem TIG é utilizada em metais não ferrosos como cobre, latão e ligas de níquel. Sua versatilidade torna-a adequada para uma variedade de aplicações.;
- Soldagem de tubulações: a habilidade da soldagem TIG de operar em todas as posições a torna adequada para soldar tubulações, especialmente aquelas em que a qualidade e a integridade estrutural são fundamentais;
- Aplicações de precisão: quando são necessárias soldas precisas em materiais finos ou em peças delicadas, como na fabricação de equipamentos eletrônicos, instrumentos de precisão e componentes aeroespaciais;
- Soldagem de raiz em tubulações de aço carbono: para a soldagem de raiz em tubulações de aço carbono, o processo TIG é frequentemente utilizado para garantir uma solda de alta qualidade.
As correntes do processo TIG
As fontes para o processo TIG são do tipo corrente constante podendo fornecer corrente contínua, alternada com onda senoidal ou quadrada, e correntes pulsadas ( as fontes utilizadas no processo eletrodo revestido podem ser “facilmente adaptadas” ao processo TIG ). Os valores de corrente fornecidos pelas fontes TIG- Inversoras (ex. TIGER 160) geralmente variam de 5 a 500 A abrangendo uma grande gama de espessuras a partir de 0,2 mm. A tensão em circuito aberto não ultrapassa 80V para a segurança do operador.
O tipo de corrente elétrica utilizada neste processo influencia a penetração de solda, a limpeza superficial dos óxidos da superfície do metal base e o desgaste do eletrodo de tungstênio.
- Corrente Contínua Polaridade Direta: (eletrodo negativo) é recomendada apesar de não proporcionar ação de limpeza. Com este tipo de corrente a penetração é profunda e o desgaste do eletrodo é minimizado.
- Corrente Contínua Polaridade Inversa: (eletrodo positivo) a ação de limpeza é eficiente mas o desgaste excessivo do eletrodo inviabiliza a aplicação deste tipo de corrente.
- Corrente Alternada: temos características intermediárias as anteriores. Este tipo de corrente por promover média penetração e ação de limpeza satisfatória é a indicada para a soldagem do alumínio, magnésio e suas ligas, metais onde a limpeza dos óxidos superficiais é fundamental na realização da operação de soldagem. Sempre que for utilizada este tipo de corrente, o ignitor de alta frequência permanece acionado durante toda a operação de soldagem para estabilizar o arco elétrico.
- Corrente Pulsada: o fato de a corrente ser pulsada e não constante no tempo permite a produção de juntas com muito melhor qualidade porque , no mínimo, quando comparado com o TIG convencional, apresenta as seguintes vantagens:
- Utiliza menor energia de soldagem;
- Melhora em muito ao controle sobre a geometria do cordão;
- Aumenta a espessura do metal base que pode ser soldado;
- Promove autolimpeza do eletrodo;
- Aumenta a tolerância admitida nos parâmetros de soldagem;
- Reduz o Tempo de pré- aquecimento;
- Reduz a distorção;
- Reduz a zona afetada pelo calor e a tendência a trinca de solidificação.
Solda TIG x solda MIG
Solda TIG
A solda TIG é conhecida por sua precisão e qualidade superior em termos estéticos. Este processo oferece controle preciso do arco elétrico, sendo ideal para aplicações que demandam soldas detalhadas e sem respingos.
Amplamente utilizado na indústria aeroespacial e eletrônica, a solda TIG é adequada para trabalhar com materiais finos, como aços inoxidáveis, alumínio, cobre e ligas de níquel.
No entanto, seu ritmo de soldagem é geralmente mais lento, pois cada passo exige atenção minuciosa.
Solda MIG
Por outro lado, a solda MIG é reconhecida por sua alta produtividade e velocidade. Nesse processo, um arame contínuo é alimentado automaticamente, simplificando a operação e tornando-a mais rápida em comparação com a TIG.
É uma escolha comum para trabalhos industriais que demandam eficiência, como na soldagem de aços carbono, aços inoxidáveis, alumínio e outras ligas. Embora ofereça menos controle detalhado do arco elétrico do que a TIG, a solda MIG é preferida em situações em que a velocidade é crucial.
Comparação:
- Aplicação: a TIG brilha em projetos que exigem qualidade visual e precisão, enquanto a MIG se destaca em tarefas industriais de alta produção;
- Controle do arco: o processo TIG oferece um controle mais preciso, crucial para trabalhos delicados. A MIG, embora menos preciso, é mais rápido e eficiente;
- Tipos de materiais: enquanto a TIG é versátil em relação aos tipos de metais. a MIG também oferece versatilidade, porém mais focada em metais comuns;
- Velocidade de soldagem: a MIG é geralmente mais rápida devido à alimentação contínua do arame;
- Complexidade operacional: a TIG é mais complexa, exigindo habilidades técnicas avançadas. A MIG é mais acessível, sendo adequada para soldadores menos experientes.
Ambos os métodos têm seu lugar na soldagem, sendo escolhidos com base nas prioridades específicas de cada projeto.
Para saber mais, consulte a apostila sobre o processo TIG Sumig.
