Processo de soldagem TIG

 

 No processo de soldagem TIG - Tungsten Inert Gas Welding, também

conhecido como GTAW - Gas Tungsten Arc Welding, o arco elétrico se estabelece entre a peça de trabalho e um eletrodo de tungstênio.

A poça de fusão e o eletrodo são protegidos contra os efeitos do ar atmosférico por um gás inerte, cujo fluxo é direcionado por um bocal que circunda o eletrodo. O arco elétrico é ignitado por um gerador de faísca

(conhecido como gerador de alta freqüência - AF) entre o eletrodo e a peça. O eletrodo representa apenas o terminal de um dos pólos e não é

adicionado à poça de fusão (eletrodo não consumível).

Conseqüentemente são utilizados eletrodos de material de alto ponto de fusão e de alta emissão termiônica (o ponto de fusão do tungstênio é acima

de 3.500°C). Para solda de aço, cobre, níquel, titânio, etc, é utilizada corrente contínua com polaridade direta (eletrodo conectado ao terminal negativo) aquecendo menos o eletrodo se comparado com a polaridade

inversa.

Alumínio e suas ligas são normalmente soldados com corrente alternada. A corrente alternada dá um arco que limpa a chapa no ciclo

positivo, permitindo ao metal fluir facilmente.

A escolha do gás de proteção para vários metais base e suas ligas: Argônio é o gás de proteção mais utilizado em soldagem pelo processo TIG.

Hélio (He), misturas de Argônio/Hélio ou a mistura de Argônio/Hidrogênio são utilizados em casos específicos.

O processo TIG, é mais comum em soldagens de chapas finas de aço inoxidável e metais não ferrosos, como alumínio, magnésio e cooper alloys.

A utilização de processo de soldagem TIG proporciona ao soldador um grande controle da solda, muito acima que o dos processos com eletrodos revestidos ou MIG/MAG. Com todo este controle, se consegue soldagens

extremamentes resistentes com altíssima qualidade de acabamento. Entretando, é um processo complexo e mais difícil de dominar; e significativamente mais lento que outros processos de soldagem

conhecidos, tais como eletrodos revestidos e MIG/MAG.

 

Vantagens e limitações do processo de soldagem TIG   

 Vantagens

Soldas de excelente qualidade Acabamento do cordão de solda

Menor aquecimento da peça soldada Baixa sensibilização à corrosão

intergranular Ausência de respingos Pode ser automatizado

Custo do equipamento bastante razoável (atualmente)

Consumíveis e acessórios facilmente encontrados no mercado

Limitações

Dificuldade de utilização em presença de corrente de ar Inadequado para soldagem de chapas de mais de 6 mm, para as

quais temos outros processos mais eficazes. Produtividade baixa devido à baixa taxa de deposição de material

Processo depende da habilidade do soldador, quando não automatizado

 

Radiação do Arco  x  Seus Olhos

 

   A luz produzida pela solda TIG, é extremamente brilhante e com altíssima irradiação de raios Ultra Violeta. Se você olhar diretamente para o arco de solda, mesmo que seja por um curto período, pode provocar queimaduras na sua córnea, que é extremamente sensível a luzes brilhantes, tal como olhar diretamente a luz do sol, neve, reflexos brilhantes, etc.

   Tecnicamente a radiação do arco causa uma inflamação na córnea provocada pelo

exemplo de uma proteção tipocortina em uma seção de soldagem.

excesso de raios ultra-violetas gerados pela soldagem, que é conhecida pelos oftalmologistas como "Radiação do Arco". Um dos sintomas mais usuais que indicam que você "queimou" sua córnea, é a sensação de que alguém está "cutucando" seus olhos à noite.

   A utilização de uma "máscara de solda" é mandatório e não opcional. Ela não serve somente para proteger o soldador de respingos inerentes à soldagem, mas sim e principalmente, da radiação do Arco/UV.

   Durante uma soldagem em lugar com transeuntes, o recomendável é utilizar uma cortina, e lembre de alertar quem esteja por perto, principalmente crianças e até pequenos animais como gatos e cachorros, pois eles também podem se machucar.

DICA: Um dos artifícios para melhorar a proteção contra a "radiação do arco", é pintar a parede do seu departamento de soldas na cor branca, com o objetivo de criar um efeito de difusão da luz sendo gerada pela soldagem.

Fumos metálicos & Gases & Vapores

   Soldagem TIG gera "fumos metálicos de solda", que são basicamente os vapores que você enxerga.

   Os vapores gerados, estão associados ao tipo de material que está se soldando, amperagem, habilidade do soldador, limpeza da chapa que está sendo soldada, ventilação do local, etc.

   Há tipos de materiais que podem gerar gases extremamente venenosos, como na soldagem de zinco, e é muito importante que o soldador conheça as variáveis do assunto e se previna de contaminação.

   Tudo isto é algo acumulativo e departamentos de soldagem devem ter boa ventilação ou até mesmo sistemas de exaustão dos fumos. Nunca solde em lugar fechado como dentro de uma garagem.

   DICA: não deixe de consultar um Técnico em Segurança sobre o assunto, pois ele é complexo e não temos como passar aqui tudo que se precisa saber sobre o assunto. Fazer um controle da exposição aos "fumos" em departamentos de soldagem e a utilização de EPIS é mandatório.

Proteção UV e Metais Incandescentes

 

   A luz da soldagem produz grande quantidade de raios ultra-violetas (UV) e pode causar queimaduras, tal qual se você estivesse exposto ao sol.   Proteger rosto, mãos, braços, pernas também é essencial. Como durante a soldagem costuma "respingar" pequenos pedaços de metal incandescente, proteções tipo "raspa" são as mais indicadas.   Cuidados com o EPI são essenciais, e a utilização deles é mandatória e não opcional. DICA: EPI´S básicos sugeridos para um soldador:

o Botas com solado isolante

o Perneiras em couro

o Avental em couro o Mangotes o Luvas de raspa o Máscaras tipo

escudo ou capacete

o Touca de solda o Óculos de

proteção o Abafador de ruído

Segurança contra incêndios

   Metal líquido oriundo da soldagem pode respingar/faiscar a vários metros, portanto você deve antes de iniciar uma soldagem, fazer uma avaliação dos riscos do local. Qualquer serragem, papel ou sacos plásticos podem iniciar um incêndio com os respingos da solda, isto sem falar de inflamáveis como solvente e tintas, comumente encontrados em oficinas e indústrias.

   Manter um extintor de CO2 ao lado do local de soldagem é uma excelente idéia, mas também pode ser substituído por um balde de areia. Lembre-se que extintores tipo espuma ou água não são recomendáveis por razões obvias: a eletricidade das máquinas de solda e suas instalações.

   DICA: extintores de incêndio devem estar posicionados "sem" lacres de segurança. É fato que muita coisa já se queimou enquanto procuravam como liberar os lacres de extintores...

Proteção contra ruídos

   Oficinas e indústrias costumam ser lugares ruidosos e utilizar abafadores de acordo com a condição do local é importante. Uma máquina de solda sozinha pode até não ser ruidosa, mas se tiver mais de uma, o colega ao lado esmerilhando alguma peça preparando-a para uma soldagem, alguém descarregando material, pronto: o nível de ruído acaba de ir para limites não recomendáveis para sua audição.   Escolha sempre EPIS que além de oferecer a segurança que necessita, também sejam confortáveis para serem usados durante o seu turno de trabalho.

  

Que tipo de Solda usar? TIG AC/DC ou DC?

Basicamente podemos dividir os equipamentos de solda TIG em dois tipos: os somente DC (Direct corrent ou em português: Corrente Continua) e os AC/DC que, além da opção DC, também tem a opção AC (alternate corrent ou em português: corrente alternada).Cade um deles atende com perfeição os quesitos para soldar determinados tipos de materiais, confira a seguir:

 Solda TIG tipo DC

A palavra DC, vem da abreviação de Direct Corrent, ou Corrente Continua em português. Na solda TIG, significa que o eletrodo estará conectado no terminal negativo, aquecendo menos o eletrodo, comparado com a situação inversa.

Ela é utilizada para soldar aço, aço inoxidáveis, cobre, níquel, titânio, cromobilideno, etc.

  

Solda TIG tipo AC

A palavra AC, vem da abreviação de Alternate Corrent, ou Corrente Alternada em português. Neste tipo de soldagem teremos o eletrodo alternando entre positivo e negativo, proporcionando um balanceamento do calor entre o eletrodo de tungstênio e a peça a ser soldada, removendo inclusive a camada de oxidos gerado durante o ciclo positivo, permitindo ao metal fluir facilmente.Esta opção é perfeita para soldagens de materiais não ferrosos, tais como alumínio e magnésio juntamente com suas ligas.

     

Como é uma Solda TIG DC para inox, aço carbono, ferro fundido, etc.

 Como é uma Solda TIG DC para inox

  Equipamen

to com os acessórios:- porta eletrodo (opcional)- garra negativa- tocha TIG

visão frontal

detalhe do painel de controle

da esquerda para direita:

conector da tocha

conector do gás

conector do gatilho da tocha

conector da garra negativa

parte traseira, mostrando o cabo de força, voltagem, ventoinha de refrigeração, selo técnico e entrada do gás de proteção.

close do selo técnico

  

Conectando a tocha TIG

 

vamos começar a explicação com a tocha TIG 

 

estes são os conectores que ligam sua tocha ao equipamento, sendo um para o gás e outro para o acionamento do gatilho.

 

na parte frontal do equipamento, onde todas as conexões serão ligadas, temos da esquerda para direita:- conector do porta eletrodo (para quando for soldar eletrodo)- conector do gás- conector do acionamento do gatilho- conector da garra negativa

 

começando com a conexão do gás...

 

damos um leve torque com uma chave para evitarmos vazamento de gás...

Conectando a tocha TIG

 

agora o conector do gatilho da tocha

 

aperte firmemente...

  Montagem do eletrodo de tungstênio na tocha TIG

 

hora de montar o eletrodo de tungstênio na tocha. Vamos precisar de:- tocha- eletrodo de tungstênio- bujão- difusor- pinça- bocal cerâmico ou bocal refratário

 

o eletrodo de tungstênio vem sem afiação...

 

portanto, vamos inicialmente afiar o eletrodo de tungstênio antes de montá-lo na tocha.

obs: equipamento de proteção NÃO É OPCIONAL para esta operação, proteja suas mãos e seus olhos!!! 

 

aqui temos o eletrodo devidamente afiado

Montagem do eletrodo de tungstênio na tocha TIG

 

vamos colocar inicialmente o difusor na tocha

 

difusor

 

ele vai rosqueado na tocha, na parte de baixo dele

 

aperte firmemente 

obs: deve-se dar um pequeno torque com o auxilio de um alicate. 

 

pinça

 

coloca-se a pinça pela parte de cima da tocha

 

ela vai ficar basicamente dentro do difusor

Montagem do eletrodo de tungstênio na tocha TIG

 

vamos pegar o bocal cerâmico (também conhecido como bocal refratário)

 

e fixá-lo no difusor... 

 

ele precisa ficar bem firme para evitar vazamentos, mas ao mesmo tempo é delicado e quebradiço para apertar... portanto, cuidado!

 

agora vamos colocar o eletrodo de tungstênio por cima da tocha, passando ele por dentro da pinça + difusor + bocal cerâmico

 

estamos nesta etapa da montagem...

  Montagem do eletrodo de tungstênio na tocha TIG

agora é hora de instalarmos o bujão (também conhecido como capa do eletrodo de tungstênio)

observe que junto à rosca do bujão, temos um o-ring, que deve estar em bom estado, para evitar vazamentos na tocha, que podem levar a contaminações durante a soldagem

o bujão vai ser preso pela parte de cima, observe que com ele apertado, aperta-se também a pinça, que "trava" o eletrodo de tungstênio. Portanto é neste momento que regulamos o "quanto" de eletrodo de tungstênio, queremos para fora do bocal cerâmico.

veja que deixamos o eletrodo de tungstênio regulado para sair aproximadamente 1 cm do bocal. (esta distância muda com o tamanho/tipo de eletrodo e bocal) 

agora já estamos com a tocha montada e pronta para uso

  Conectando a garra negativa

agora vamos montar a garra negativa

o conector é simples e funcional

ele fica ligado na saída "positiva" do equipamento

tem uma posição especifica para encaixar, mas é muito simples.

após inserido no conector, gira-se o mesmo no sentido horário para travá-lo.

Instalando o regulador de argônio no cilindro

vamos montar agora o regulador de argônio

na parte traseira da DBC TIG 200, você achará a entrada de gás. Para isto utilizaremos uma mangueira de 5/16", entre o regulador e o equipamento.

 

é só conectar...

e apertar com uma abraçadeira, para evitar vazamentos...

Instalando o regulador de argônio no cilindro

fixamos o regulador no cilindro de argônio

dica: sempre instalar o regulador com a borboleta de controle de pressão de saída, totalmente aberta.

também damos um aperto com chave para evitar vazamentos...

veja que, após abrirmos a válvula do cilindro, já temos no manômetro da direita a indicação da pressão de gás de dentro do cilindro

apertando a borboleta, já começamos a ver no manômetro da esquerda, a indicação de "quantos litros por minuto" de gás sairão do cilindro, durante sua utilização na soldagem.

Preparando sua TIG para as primeiras soldagens

válvula do cilindro aberta- o manômetro direito mostra a pressão de gás que temos dentro do cilindro: 45 kg/cm2- o manômetro esquerdo mostra a regulagem da vazão de gás com que iremos trabalhar, neste caso foi escolhida uma vazão de 7 litros p/ minuto.

close do manômetro direito, mostrando 45 kgf/cm2 dentro do cilindro

close do manômetro esquerdo, mostrando nossa regulagem de 7 litros por minuto (LPM)

já com a máquina ligada, apertamos o gatilho da tocha, liberando o gás, que deve ser purgado para retirar o "ar" de dentro da linha e ficar somente "argônio". Se você não fizer isto, o risco de contaminação é quase certo.- observar o ângulo de mais ou menos uns 20º da tocha versus material, que será o ângulo utilizado durante a soldagem

Preparando sua TIG para as primeiras soldagens

- regulamos a TIG para 30 amps de potência e quando chegamos próximo do material, com o gatilho acionado, você escutará o centelhador de Alta Frequência funcionando e o arco abrirá aproximadamente a uns 5mm entre o eletrodo de tungstênio e o material.

obs: utilize sempre uma cortina de soldagem. Esta imagem foi feita sem a utilização de uma, somente para permitir o trabalho do fotógrafo.

você está pronto para trabalhar!!!  equipamento instalado e funcionando!!!

obs: utilize sempre uma cortina de soldagem, esta imagem foi feita sem a utilização de uma, somente para permitir o trabalho do fotógrafo.

foto ilustrativa, mostrando a "alta frequência" trabalhando, tentando abrir o arco, veja que a mais de 1 cm, você vê as faiscas pulando entre o eletrodo de tungstênio e o dedo. - vc não se machuca neste procedimento porque a voltagem é muito baixa, algo em torno de uns 18 volts.

MAS NÃO TENTEM FAZER ISTO EM CASA!!! CHOQUE ELÉTRICO MATA!!!

 

vamos soldar este dois pedaços grandes de aço 1020, de 5mm cada

a solda será feita nesta posição

utilizamos nesta soldagem, 75 amps de potência

iniciando a soldagem com adição da vareta

finalizando a solda e de propósito, deixamos a vareta soldada junto

resultado final

close do resultado final

 

vamos soldar dois pedaços de aço 1020, de 5mm cada por um caldeamento, ou seja: faremos os metais se unirem sem adição de material

iniciando

utilizamos 85 amps de potência nesta solda

já aparecendo o cordão de solda caldeado

finalizando

close do resultado

vamos soldar dois pedaços de tubo de inox, de parede de 3mm

iniciando

finalizando

resultado final

vamos soldar dois pedaços de tubo de inox, de parede de 3mm

e queremos que fique nesta posição

iniciando...

metade da soldagem

girando a peça e soldando

finalizando

objetivo cumprido

Conhecendo o eletrodo de Tungstênio utilizados na Tocha TIG

Eletrodo de Tungstênio, é uma vareta do metal tungstênio, normalmente de 150mm ou 175mm de comprimento, que é utilizado no processo de soldagem TIG (Tungsten Inert Gas) e processos de soldagem Plasma para manter o arco de solda aberto e sob controle. Nos dois processos, o arco de soldagem, o eletrodo e a poça de soldagem, são protegidos da contaminação atmosférica por um gás inerte, normalmente argônio. O eletrodo de tungstênio é utilizado por suportar altas temperaturas, com um mínimo de derretimento e eletro-erosão, e ser excelente condutor de elétrons. Para você ter uma idéia, o seu ponto de fusão, que é acima de 3500ºC, é o mais alto dentre os metais conhecidos. Eles são fabricados por processo metalúrgico do mais alto nível, chamado "sintering", no qual o produto é feito a partir de pó. Este processo se aplica principalmente na produção de metais ultra puros, caso do eletrodo de tungstênio. Um eletrodo de tungstênio para soldagem TIG, usualmente contém pequenas quantidade de outros óxidos metálicos, que podem aumentar os seguintes benefícios:

o facilidade de abertura do arco;

o aumento da estabilidade do arco;

o aumento da capacidade da corrente passar pelo eletrodo;

o reduzir riscos de contaminação na solda;

o aumentar a vida útil do eletrodo.

Os óxidos metálicos normalmente utilizados são: zircônio, tório, lantânio, irídio e cério. A adição destes componentes ao eletrodo de tungstênio usualmente é feita em proporções entre 1% e 4%. Todos estes óxidos aumentam a facilidade de abertura do arco, especialmente quanto usa-se corrente continua (TIG DC). O tório tem sido utilizado já há muitos anos, e é reconhecido pelos benefícios efetivos, longa vida dos eletrodos e eficiência térmica. O zircônio é utilizado com corrente alternada (TIG AC), normalmente quando se está soldando alumínio.

Gases para soldagem com o processo TIG

 

 

 

o precisamos basicamente de um gás inerte para proteger a "poça de soldagem" do oxigênio da atmosfera, que causa os defeitos e porosidades que comprometem a solda.

o o gás utilizado em 99% das aplicações, é o gás "argônio", tanto pelo custo, como também conseguir atender razoavelmente a grande maioria das soldagens.

o O gás "hélio" também é uma opção, e são encontradas até algumas misturas de argônio + hélio em situações muito especiais que não abordaremos neste tutorial.

   Você pode encontrar mais detalhes sobre o Argônio aqui. (abre em nova janela)

 

 

Regulador de gás para solda TIG

 

 

Detalhes diversos:

o o manômetro da direita marca a pressão interna do cilindro, com isto possibilitando a você calcular quanto de gás gastou ou ainda tem dentro do cilindro. No Brasil, segundo as normas da ABNT devemos utilizar a medida de pressão Kgf/Cm2

o o manômetro da esquerda, marca a vazão com que o gás sai do cilindro, também conhecida como pressão de trabalho. Para medir esta vazão, utilizamos a escala em litros/minuto.

o ele ainda tem uma válvula de segurança, para o caso de o cilindro estar acima de 220 kgf/cm2. Se isto ocorrer, a válvula deve romper por questões de segurança. Uma maneira de ver esta válvula em ação é, por exemplo, numa situação em que o cilindro ficou ao sol, aumentando assim sua temperatura e, consequentemente, a pressão interna dele.

o apertando ou soltando o registro central, você aumenta e diminui o fluxo de saída do CO2

o quanto você compra um regulador, ainda acompanha um nipel na medida 5/16¨ para você colocar na saída dele.

Evitando problemas com contaminação do gás de

proteção

Apesar de não ser comum, temos histórias de bons soldadores que não conseguiram fazer determinada soldagem apesar de muito tentarem, usarem as mais diversas regulagens e soluções conhecidas e no final, descobrem que o problema era o "gás de proteção" contaminado.

Os motivos que levam este gás a ficar contaminado, podem ser vários:

- antes do último enchimento, deixaram o cilindro zerar e deixaram a válvula aberta, contaminando dentro do cilindro com ar da atmosfera. (um cilindro de argônio, deve ser devolvido para enchimento, ainda com alguma pressão para evitar contaminação do próximo enchimento. Em torno de 5 kgf/cm2 são suficientes;

- má qualidade do gás com que foi enchido;

- contaminação do próprio cilindro, principalmente se ele for novo e de primeiro enchimento;

- contaminações provenientes do regulador;

- contaminações da mangueira.

 

A experiência mostra-nos que este tipo de problema aparece normalmente associado à utilização dos últimos 30 kgf/cm2 de pressão do cilindro. Portanto, fica aqui uma dica: se você está encontrando problemas para soldar mesmo utilizando material descontaminado e eletrodo de tungstênio descontaminado, EXPERIMENTE trocar o cilindro de gás.

Posição da tocha de soldagem TIG: o ângulo da tocha durante uma soldagem, deve ser caprichado e o correto é algo entre 15 e 20 graus, e o sentido deve ser sempre de forma que a tocha vá purgando a direção da solda

Posição da tocha durante a soldagem

ângulo errado, a tocha está "plana" ou zero graus.

ângulo errado, a tocha está de com muito mais do que 20 graus.

ângulo correto: tocha a aproximadamente 20 graus, com a purga do gás em direção a soldagem desejada.

Ângulo da vareta: durante uma soldagem com o processo TIG, deve adicionar o material através de varetas feitas do material que deseja adicionar, diretamente na poça de solda, em um ângulo de 90 graus com relação à tocha.

Ângulo ideal da vareta durante a soldagem

ângulo errado da vareta, está muito menor que os 90 graus ideais em relação à tocha TIG.

ângulo correto: a vareta está aproximadamente a 90 graus em relação ao ângulo da tocha

Direção da Soldagem no processo TIG

A tocha sempre deve estar apontada para a direção que deseja levar a poça de fusão, com isto haverá uma "purga" do oxigênio na direção em que a solda está indo.

 

foto

 

obs: sim, não existe soldar para atrás!

 

Escolhendo a Vareta do material a ser adicionado  uma da grandes

vantagens do processo TIG, é que se pode utilizar varetas do mesmo material a ser soldado. Portanto, antes de mais nada você precisa saber "o que está soldando".as diferentes varetas, tem características

metalúrgicas diferenciadas, tais como dureza, facilidade de soldagem e até rendimento do processo.

exemplos:soldando inox 308, 316:

aluminio 4043, silicio 5%, 12%

titânio:

aço ferramentas:

magnêsio

aço carbono

Exemplos de tipos de Varetas

Vareta ER-308l (para aço inox)

Vareta ER70S-6 (para ferro/aço comum)

Vareta 4043 (para alumínio)