Fundamentos do processo
A Soldagem MIG/MAG usa o calor de um arco elétrico entre um eletrodo nu alimentado de maneira contínua e o metal de base. O calor funde o final do eletrodo e a superfície do metal de base para formar a solda. A proteção do arco e da poça de solda fundida vem inteiramente de um gás alimentado externamente, o qual pode ser inerte, ativo ou uma mistura destes. Portanto dependendo do gás poderemos ter os seguintes processos:
A figura 01 mostra como o processo de soldagem MIG/MAG funciona.
Escórias formadas nos processos de soldagem com eletrodo revestido e soldagem a arco submerso, não formam no processo de soldagem MIG/MAG, porque nesse processo não se usa fluxo. Entretanto, um filme vítreo (que tem o aspecto de vidro) de sílica se forma de eletrodos de alto silício, o qual deve ser tratado como escória.
A soldagem MIG/MAG é um processo bastante versátil. As maiores vantagens são:
> Taxa de deposição maior que a de soldagem com eletrodo revestido
> Menos gás e fumaça na soldagem
> Alta versatilidade
> Larga capacidade de aplicação
> Solda uma faixa ampla de espessura e materiais
A soldagem MIG/MAG pode ser semiautomática ou automática.
No processo semiautomático o eletrodo é alimentado automaticamente através de uma pistola o soldador controla a inclinação e a distância de pistola da peça, bem como a velocidade de deslocamento e a manipulação do arco.
A soldagem MIG/MAG pode também ser usada para aplicações de revestimento superficial.
Equipamento de soldagem
O equipamento de soldagem MIG/MAG consiste de uma pistola de soldagem, um suprimento de energia, um suprimento de gás de proteção, e um sistema de acionamento de arame. A imagem abaixo mostra o equipamento básico necessário para o processo de soldagem MIG/MAG.
A pistola contém um tubo de contato para transmitir a corrente de soldagem para o eletrodo e um bico de gás para direcionar o gás protetor. O alimentador de arame é composto de um motor pequeno de corrente contínua e de uma roda motriz.
O escoamento do gás protetor é regulado pelo fluxímetro e regulador-redutor de pressão. Estes possibilitam fornecimento constante de gás para o bico da pistola.
A maioria das aplicações da soldagem MIG/MAG requer energia com corrente contínua e polaridade inversa. Nesta situação tem-se um arco mais estável, transferência estável, salpico baixo, e cordão de solda de boas características. Corrente contínua polaridade direta não é usada frequentemente, e corrente alternada não é nunca utilizada para este processo.
Processos de transferência de metal
Há quatro modos pelos quais o processo de soldagem MIG/MAG pode depositar solda numa junta:
1) Por transferência globular: Ocorre com uma corrente baixa em relação ao tamanho do eletrodo. O metal se transfere do eletrodo para a peça como glóbulos, cada um maior em diâmetro que o eletrodo. Os glóbulos se transferem para a poça sem muita direção e o aparecimento de salpico é bem evidente.
2) Por transferência por spray ou por pulverização axial: Ocorre com correntes altas. O metal de adição fundido se transfere através do arco como gotículas finas. Com a transferência por spray a taxa de deposição pode chegar até a 10 kg/h. Entretanto, essa taxa de deposição restringe o método à posição plana e dá origem a outro problema que é a possibilidade de ocorrência de falta de fusão, devido ao jato metálico ser dirigido para regiões que não tenham sido suficientemente aquecidas.
3) Por transferência por curto circuito: Pode requerer uma fonte de energia especial. A fusão inicia-se globular mente e a gota vai aumentando de tamanho até tocar a poça de fusão, produzindo um curto circuito e extinguindo o arco. Sob a ação de determinadas forças, a gota é transferida para a peça. Este processo permite soldagem em todas as posições e é um processo de energia relativamente baixa, o que restringe seu uso para espessuras maiores.
4) Por soldagem a arco pulsante: Mantém um arco de corrente baixa como elemento de fundo e injeta sobre essa corrente baixa, pulsos de alta corrente. A transferência do metal de adição é pelo jato de gotículas durante esses pulsos. Esta característica da corrente de soldagem faz com que a energia de soldagem seja menor, o que torna possível a soldagem na posição vertical pelo uso de arames de diâmetros grandes.
A maioria da soldagem MIG/MAG por spray é feita na posição plana. As soldagens MIG/MAG por arco pulsante e por transferência por curto circuito são adequadas para soldagem em todas as posições. Quando a soldagem é feita na posição sobre cabeça, são usados eletrodos de diâmetros pequenos com o método de transferência por curto circuito. A transferência por spray pode ser usada com corrente contínua pulsada.
Tipos e funções dos consumíveis (gases e eletrodos)
A finalidade principal do gás protetor em soldagem MIG/MAG é proteger a solda da contaminação atmosférica. O gás protetor também influi no tipo de transferência, na profundidade de penetração, e no formato do cordão.
Argônio e hélio são gases de proteção usados para soldagem das maiorias dos metais não ferrosos. O CO2 é largamente usado para a soldagem de aços doces. Quando da seleção de um gás protetor, o fator mais importante para se ter em mente é que quanto mais denso for o gás, mais eficiente é a sua proteção ao arco.
Os eletrodos para soldagem MIG/MAG são similares ou idênticos na composição àqueles dos outros processos de soldagem que utilizam eletrodos nus, sendo que, para o caso específico da soldagem MAG, contêm elementos desoxidantes tais como silício e manganês em percentuais determinados.
Como uma regra, as composições do eletrodo e do metal de base devem ser tão similares quanto possível sendo que, especificamente para o processo MAG, deve ser levado em conta o acréscimo de elementos desoxidantes. Para se ter maiores informações sobre os eletrodos consultar as especificações AWS A 5.9, A 5.10 e A 5.18.
Comportamento da atmosfera ativa no processo MAG
Por atmosfera ativa entende-se a injeção de gás de proteção ativo, isto é, com capacidade de oxidar o metal durante a soldagem. Para facilitar o raciocínio sobre os fenômenos envolvidos, tomemos, como exemplo, a injeção de dióxido de carbono (CO2) - (figura 04).
Pode ocorrer que não haja tempo para a saída do monóxido de carbono (CO), da poça de fusão, o que provocará poros ou porosidades no metal de solda.
O problema é resolvido mediante a adição de elementos desoxidantes tal como, o manganês. O manganês reage com o óxido de ferro, dando origem ao óxido de manganês, o qual, não sendo gás, vai para a escória (FeO+ Mn -> Fe + MnO). O manganês, porém, deve ser adicionado em quantidade compatível com o FeO formado.
Mn em excesso fará com que parte dele se incorpore à solda, implicando em maior dureza da zona fundida da solda e, portanto, em maior probabilidade de ocorrência de trincas. Em síntese, portanto, ocorrem as seguintes reações:
É sempre conveniente atentarmos para os seguintes detalhes na soldagem com atmosfera ativa (processo MAG e todos os outros com atmosfera ativa):
> À medida que a velocidade de solidificação aumenta, torna-se maior a probabilidade de ocorrência de poros e porosidades;
> A oxidação pode ser causa de poros e porosidades. A desoxidação em excesso, ao aumentar a resistência mecânica à tração da solda, aumenta sua temperabilidade. O risco de ocorrência de trincas será maior.
Na soldagem MAG o elemento desoxidante é adicionado mediante o uso de um arame especial, contendo maior teor de elemento desoxidante. Além do Mn, são também elementos desoxidantes: Si, V e Ti.
Características e aplicações da soldagem
A soldagem MIG/MAG produz soldas de alta qualidade com procedimentos de soldagem apropriados. Como não é utilizado um fluxo, a possibilidade da inclusão de escória semelhante ao processo eletrodo revestido ou arco submerso é mínima, podendo, por outro lado, ocorrera inclusão de uma escória vítrea característica do processo se a limpeza interpasse não for feita de maneira adequada.
Hidrogênio na solda é praticamente inexistente.
A soldagem MIG/MAG é um processo de soldagem para todas as posições, dependendo do eletrodo e do gás ou gases usados. Pode soldar a maioria dos metais e ser utilizado inclusive para a deposição de revestimentos superficiais.
Tem capacidade para soldar espessuras maiores de 0,5 mm por transferência por curto circuito. A taxa de deposição pode chegar a 15 kg/h dependendo do eletrodo, modo de transferência, gases usados.
Descontinuidades induzidas pelo processo
Na soldagem MIG/MAG podem ocorrer as seguintes descontinuidades:
> Falta de Fusão: Pode acontecer na soldagem MIG/MAG com transferência por curto-circuito. Ocorre também com transferência por spray ou pulverização axial quando utilizamos baixas correntes.
> Falta de Penetração: Sua ocorrência é mais provável com a transferência por curto-circuito.
> Inclusões de Escória: O oxigênio contido no próprio metal de base, ou aquele captado durante a soldagem sob condições deficientes de proteção, forma óxidos na poça de fusão. Na maioria das vezes, esses óxidos flutuam na poça de fusão, mas eles podem ficar aprisionados sob o metal de solda, dando origem à inclusão de escória.
> Lascas, Dobras, Duplas Laminações e Trinca Inter lamelar: Podem vir à tona ou surgir em soldas com alto grau de restrição.
> Mordedura: Quando acontecem são devidas a inabilidade do soldador.
> Poros e Porosidade: Como já vimos, poros e porosidade são causados por gás retido na solda. Na soldagem MIG/MAG verifica-se o seguinte mecanismo: o gás de proteção, injetado sem a observância de determinados requisitos técnicos/ pode deslocar a atmosfera que o envolve, a qual contém oxigênio e nitrogênio. O oxigênio e nitrogênio da atmosfera podem dissolver-se na poça de fusão, dando origem a poros e porosidade no metal de solda.
> Sobreposição: Pode acontecer com a transferência por curto-circuito.
> Trincas: Podem ocorrer trincas em soldagem com técnica deficiente, como, por exemplo, uso de metal de adição inadequado.
Condições de proteção individual
Na soldagem MIG/MAG é grande a emissão de radiação ultravioleta. Existe também o problema de projeções metálicas. O soldador deve usar os equipamentos convencionais de segurança, tais como luvas, macacão, óculos para proteção da vista, etc. Na soldagem em áreas confinadas não esquecer a necessidade de uma ventilação forçada, bem como de remover da área recipientes contendo solventes que podem se decompor em gases tóxicos por ação dos raios ultravioleta.
A próxima figura contém resumidamente, algumas das informações mais importantes sobre a soldagem MIG/MAG.
Tipo de operação: Semiautomática ou automática.
Equipamentos: Retificador, gerador, pistola, cilindro de gás, unidade de alimentação de arame, unidade de deslocamento (automático).
Características:
> Taxa de deposição: 1 a 15 kg/h
> Espessuras soldadas: Curto-circuito ³ 0,5 mm Pulver. Axial ³ 6 mm
> Posições: Todas
> Tipos de juntas: Todas
> Diluição: 10 a 30%
> Faixa de corrente: 60 a 500 A
Consumíveis:
> Arame: 0,5 a 1,6 mm
> Gases: Argônio, Hélio, CO2.
> Misturas: A + CO2
Aplicações típicas na indústria do petróleo e petroquímica:
> Soldagem de tubulações e internos de vasos de pressão Soldagem de estruturas metálicas
Vantagens:
> Alta taxa de deposição.
> Baixo teor de hidrogênio combinado com alta energia.
Limitações:
> Limitado à posição plana, exceto na transferência por curto-circuito ou por arco pulsante.
> Risco de ocorrência de falta de fusão.
Segurança:
> Grande emissão de radiação ultravioleta e projeções metálicas.
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