Soldagem TIG


Fundamentos do processo


Soldagem TIG é a união de metais pelo aquecimento destes com um arco entre um eletrodo de tungstênio não consumível e a peça.


A proteção durante a soldagem é conseguida com um gás inerte ou mistura de gases inertes, que também tem a função de transmitir a corrente elétrica quando ionizados durante o processo. A soldagem pode ser feita com ou sem metal de adição.

Quando é feita com metal de adição, ele não é transferido através do arco, mas é fundido pelo arco. O eletrodo que conduz a corrente é um arame de tungstênio puro ou liga deste material.


A figura 1 mostra esquematicamente este processo.

Soldagem TIG
Figura 1 - Soldagem TIG

A área do arco é protegida da contaminação atmosférica pelo gás protetor, que flui do bico da pistola.

O gás remove o ar, eliminando nitrogênio, oxigênio e hidrogênio de contato com o metal fundido e com o eletrodo de tungstênio aquecido. Há um pouco ou nenhum salpico e fumaça. A camada da solda é suave e uniforme, requerendo pouco ou nenhum acabamento posterior.


A soldagem TIG pode ser usada para executar soldas de alta qualidade na maioria dos metais e ligas. Não há nenhuma escória e o processo pode ser usado em todas as posições. Este processo é o mais lento dos processos manuais.


Equipamento de soldagem


A soldagem TIG é usualmente um processo manual, mas pode ser mecanizado e até mesmo auto­matizado. O equipamento necessita ter:


  • Um porta eletrodo com passagem de gás e um bico para direcionar o gás protetor ao redor do arco e um mecanismo de garra para energizar e conter um eletrodo de tungstênio, denominado pistola;

  • Um suprimento de gás protetor;

  • Um fluxímetro e regulador-redutor de pressão do gás;

  • Uma fonte de energia;

  • Um suprimento de água de refrigeração, se a pistola é refrigerada a água.

As variáveis que mais afeiam neste processo são as variáveis elétricas (corrente, tensão e características da fonte de energia).


Elas afetam na quantidade, distribuição e no controle de calor produzido pelo arco e também desempenham um papel importante na estabilidade do arco e na remoção do óxido refratário da superfície de alguns metais.


Os eletrodos de tungstênio usados na soldagem TIG são de várias classificações e os requisitos destes são dados na norma AWS A 5.12. Temos:

  • Tungstênio puro (EWP).

  • Tungstênio com 1,0 ou 2,0% de tório (EWTh-1, EWTh-2).

  • Tungstênio com 0,15 a 0,4% de Zircônio (EWZr).

  • Eletrodo de tungstênio com uma tira integral longitudinal, de tungstênio com 2% de tório, em todo o seu comprimento (EWTh-3).

A adição de tório e zircônio ao tungstênio permite a este, emitir elétrons mais facilmente quando aquecido. A próxima figura ilustra o equipamento necessário para o processo TIG.

Equipamento para soldagem TIG
Figura 2 - Equipamento para soldagem TIG

Metais de adição e Gases


Uma ampla variedade de metais e ligas estão disponíveis para utilização como metais de adição no processo de soldagem TIG. Os metais de adição, se utilizados, normalmente são similares ao metal que está sendo soldado.

Os gases de proteção mais comumente usados para soldagem TIG são argônio, hélio ou uma mistura destes dois gases. O argônio é muitas vezes preferido em relação ao hélio porque apresenta várias vantagens:

  • Ação do arco mais suave e sem turbulências;

  • Menor tensão no arco para uma dada corrente e comprimento de arco;

  • Maior ação de limpeza na soldagem de materiais como alumínio e magnésio, em corrente alternada;

  • Menor custo e maior disponibilidade;

  • Menor vazão de gás para uma boa proteção;

  • Melhor resistência a corrente de ar transversal;

  • Mais fácil à iniciação do arco.

Por outro lado, o hélio usado como gás protetor, resulta em tensão de arco mais alto para um dado comprimento de arco e corrente em relação a argônio, produzindo mais calor, e assim é mais efetivo para soldagem de materiais espessos (especialmente metais de alta condutividade, tal como alumínio).

Entretanto, visto que a densidade do hélio é menor que a do argônio, usualmente são necessárias maiores vazões de gás para se obter um bom arco e uma proteção adequada da poça de fusão.


Características e aplicações da soldagem


A soldagem TIG é um processo bastante adequado para espessuras finas dado ao excelente controle da fonte de calor. A fonte de calor e o metal de adição são controlados separadamente. O processo pode ser aplicado em locais que não necessitam de metal de adição.


Este processo pode também unir paredes espessas de chapas e tubos de aço e de ligas metálicas. É usado tanto para soldar tubos de metais ferrosos como de não ferrosos. Os passes de raiz de tubulações de aço carbono e aço inoxidável, especialmente aquelas de aplicações críticas, são frequentemente soldadas pelo processo TIG.

 

Embora a soldagem TIG tenha um alto custo inicial e baixa produtividade, estes são compensados pela possibilidade de se soldar muitos tipos de metais, de espessuras e em posições não possíveis por outros processos, bem como pela obtenção de soldas de alta qualidade e resistência.

A soldagem TIG prontamente possibilita soldar alumínio, magnésio, titânio, cobre e aços inoxidáveis, como também metais de soldagem difícil e outros de soldagem relativamente fácil como os aços carbono.

Alguns metais podem ser soldados em todas as posições, dependendo da corrente de soldagem e da habilidade do soldador.

 

A corrente usada com a soldagem TIG pode ser alternada ou contínua. Com a corrente contínua pode-se usar polaridade direta ou inversa. Entretanto, visto que a polaridade direta produz o mínimo de aquecimento no eletrodo e o máximo de aquecimento no metal de base, eletrodos menores podem ser usados, obtendo-se profundidade de penetração ainda maior do que a obtida com polaridade inversa ou com corrente alternada.


Quando se deseja baixa penetração como na soldagem de chapas finas de alumínio, deve-se optar pela situação que leva ao aquecimento mínimo do metal de base, usando-se a polaridade inversa ou corrente alternada, que é a mais usada.


A despeito das vantagens citadas, é conveniente lembrar que a soldagem TIG, para ser bem sucedida, requer uma excepcional limpeza das juntas a serem soldadas e um treinamento extenso do soldador.

Uma consideração que se deve ter em mente é o ângulo do cone da ponta do eletrodo de tungstênio, pois a comicidade afeta a penetração da solda.


Se a curvatura da extremidade for diminuída (ponta mais aguda) a largura do cordão tende a reduzir-se e a penetração aumenta. Contudo, se a ponta tornar-se aguda demais a densidade de corrente aumenta na ponta, e a extremidade desta pode atingir temperaturas superiores a ponto de fusão do eletrodo quando então irá se desprender do eletrodo e fizer parte da poça de fusão, constituindo após sua solidificação numa inclusão de tungstênio da solda.


A faixa de espessura para soldagem TIG (dependendo do tipo de corrente, tamanho do eletrodo, diâmetro do arame, metal de base, e gás escolhido) vai de 0,1 mm a 50 mm. Quando a espessura excede 5 mm, precauções devem ser tomadas para controlar o aumento de temperatura, na soldagem multipasse. A taxa de deposição, dependendo dos mesmos fatores listados para espessura, pode variar de 0,2 a 1,3 kg/h.


Preparação e limpeza das juntas


A preparação e limpeza das juntas para a soldagem TIG requer todos os cuidados exigidos para a soldagem com eletrodo revestido e mais:


  • A limpeza do chanfro e bordas deve ser ao metal brilhante, numa faixa de 10 mm, pelos lados interno e externo.

  • Quando da deposição da raiz da solda deve ser empregada a proteção, por meio de gás inerte, pelo outro lado da peça.

Descontinuidades induzidas pelo processo


A menos da inclusão de escória, a maioria das descontinuidades listadas para os outros processos de soldagem pode ser encontrada na soldagem TIG. É importante saber que:


  1. Falta de Fusão: pode acontecer se usarmos uma técnica de soldagem inadequada. A pene­tração do arco na soldagem TIG é relativamente pequena. Por esta razão, para a soldagem TIG devem ser especificadas juntas adequadas ao processo.

  2. Inclusões de Tungstênio: podem resultar de um contato acidental do eletrodo de tungstênio com a poça de fusão: a extremidade quente do eletrodo de tungstênio pode fundir-se, trans­formando-se numa gota de tungstênio que é transferida à poça de fusão, produzindo assim uma inclusão de tungstênio na solda. A aceitabilidade ou não dessas inclusões depende do código que rege o serviço que está sendo executado.

  3. Porosidade: pode ocorrer devido a uma limpeza inadequada do chanfro ou a impurezas contidas no metal de base.

  4. Trincas: na soldagem TIG normalmente são devidas à fissuração a quente. Trincas Longitudinais ocorrem em depósitos feitos em alta velocidade. Trincas de Cratera, na maioria das vezes, são devidas as correntes de soldagem impróprias. As trincas devidas ao hidrogênio (fissuração a frio), quando aparecem, são decorrentes de umidade no gás inerte.


Condições de proteção individual


Na soldagem TIG a quantidade de radiação ultravioleta liberada é bastante grande. Partes da pele diretamente expostas a tais radiações queimam-se rapidamente, o que exige precauções; a proteção da vista é fundamental.

Outro aspecto dessas radiações é sua capacidade de decompor solventes, com a liberação de gases bastante tóxicos. Daí, em ambientes confinados, devemos cuidar para que não haja solventes nas imediações.

A próxima figura contém resumidamente algumas das informações mais importantes sobre a soldagem TIG.

Soldagem TIG
Figura 3 - Soldagem TIG

 

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