Processo de Soldagem Mig Mag

No Processo de Soldagem Mig Mag (Gas Metal Arc Welding – GMAW) é estabelecido um arco elétrico entre um eletrodo consumível nu alimentado continuamente (arame-eletrodo) e o metal de base, sob a proteção constante de uma atmosfera gasosa (gás de proteção). A atmosfera gasosa pode ser de gás inerte, ativo ou uma mistura dos dois.

O metal de adição (arame – eletrodo nu), ao se fundir, é transferido à poça na forma de gotas. As características da transferência quanto à forma, quantidade e dimensões das gotas, permitem classificá-las em três tipos: transferência por spray, globular ou curto-circuito. O gás empregado é injetado durante toda a soldagem, numa vazão pré- regulada, através do bocal da pistola ou tocha de solda. O gás empregado desempenha o papel principal de proteger o metal líquido da poça de fusão e as gotas fundidas do metal de adição contra a contaminação pelo ar atmosférico. O processo de soldagem Mig Mag, pode ser semiautomático ou automático. No processo semiautomático o arame-eletrodo é alimentado automaticamente através de uma pistola. O soldador controla a inclinação da pistola conforme os ângulos de trabalho e de deslocamento, o comprimento do arco, a velocidade de deslocamento e a técnica de deposição. No processo automático toda a operação é controlada através de comandos ajustados pelo operador de soldagem. O processo de soldagem Mag Mag pode ser empregado tanto para uniões quanto para aplicação de revestimento superficial. Processo de Transferência Os fatores que influenciam na transferência do metal depositado para a poça de fusão são: • Gás de proteção;

• Intensidade e tipo de corrente;

• Tensão do arco elétrico;

• Diâmetro do arame;

• Composição química do arame; e

• Extensão do arame (“stick-out”). As transferências na soldagem pelo processo MIG – MAG do tipo globular ou tipo curto-circuito, podem ser obtidas normalmente na medida em que se faz variar os parâmetros listados anteriormente, independentemente do gás de proteção que está sendo utilizado. No caso da transferência em spray o mesmo procedimento não se aplica, pois, dependendo do gás que for utilizado, mesmo com emprego de elevadas intensidades de corrente, não será possível obter o spray. Em outras palavras, isso significa que a obtenção do spray está condicionada à utilização de determinados gases de proteção. A seguir, são apresentados exemplos de alguns gases com os quais é possível obter a transferência em spray, além das transferências globular e curto-circuito.

• Argônio;

• Hélio;

• Argônio + Hélio;

• Argônio + 1% de O2;

• Argônio + 3% de O2;

• Argônio + 5% de O2;

• Argônio + (até) 15% CO2

Obs:Estes gases são apenas alguns exemplos de misturas mais usuais. É importante notar que as mesmas são ricas em Argônio, daí ser possível à obtenção do spray.

Exemplos de gases ou misturas utilizados para obtenção da transferência por curto-circuito e globular são apresentados a seguir:

• CO2

• CO2 + 5 a 10% de O2

• Argônio + 15 a 30% de CO2

• Argônio + 5 a 15% de O2

• Argônio + 25 a 30% de N2

Vantagens do Processo As principais vantagens da soldagem pelo processo Mig Mag são:

• O processo supera a restrição de eletrodo com comprimento limitado encontrada no processo de soldagem com eletrodo revestido;

• A soldagem pode ser feita em qualquer posição, o que não ocorre com o processo de soldagem a arco submerso;

• As taxas de deposição são significativamente maiores que as obtidas no processo de soldagem com eletrodo revestido;

• A velocidade de soldagem é maior do que a obtida com o processo de soldagem com eletrodo revestido, por causa da contínua alimentação do arame-eletrodo e da maior taxa de deposição;

• Devido à alimentação contínua do arame, longos cordões de solda podem ser depositados sem paradas e reinícios;

• Quando a transferência em spray for utilizada é possível obter maior penetração comparativamente com o processo de soldagem com eletrodo revestido, o que pode permitir o uso de filetes de solda com menor dimensão para obtenção da mesma resistência;

• Uma mínima limpeza após a soldagem é requerida devido à ausência de escória espessa.

Equipamento de Soldagem O equipamento para soldagem com o processo Mig Mag  consiste de:

• Pistola / tocha de soldagem;

• Cabeçote de alimentação do arame;

• Painel de controle;

• Fonte de energia;

• Fonte de suprimento regulada de gás de proteção;

• Bobina de arame-eletrodo;

• Cabos e mangueiras;

• Sistema de refrigeração (para tochas refrigeradas a água). A pistola contém um tubo de contato para transmitir a corrente de soldagem para o eletrodo e um bocal de gás para direcionar o gás de proteção às redondezas do arco e da poça de fusão. O alimentador de arame é composto de um motor pequeno de corrente contínua e de uma roda motriz.

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 de polaridade direta não é usada frequentemente e corrente alternada nunca é utilizada para este processo.

Observação: Alguns autores utilizam como critério para classificação do processo Mig Mag, a obtenção ou não da transferência em spray a qual, como vimos anteriormente, está associada diretamente ao gás empregado. Assim, é denominado Processo Mig aquele no qual pode-se realizar a soldagem com os três tipos de transferências: spray, globular e curtocircuito. Enquanto que o processo é denominado Mag nos casos em que soldamos apenas com as transferências dos tipos globular e curto circuito. A AWS, no entanto, engloba os processos Mig Mag, sem fazer distinção, numa denominação única como processo “Gas Metal Arc Welding” (GMAW).

Tipos de Transferência do Metal de Adição

Os três tipos básicos de transferência de metal de adição (spray, globular e curto-circuito) são de fundamental importância para descrever as características do processo Mig Mag. A seguir são apresentados cada um desses tipos e suas influências na soldagem. Curto- circuito A transferência por curto-circuito utiliza as menores faixas de corrente e diâmetros de arame no processo de soldagem Mig Mag. Esse tipo de transferência produz pequena poça de fusão, de resfriamento rápido, sendo geralmente indicada para soldagem de seções finas, soldagem fora da posição plana e uniões com abertura excessiva de raiz. Nesse processo, o metal é transferido do eletrodo para a poça somente durante o período em que a gota faz o contato. A frequência de contato varia de 20 a 200 vezes por segundo.Como ocorre uma violenta separação da gota de metal no momento da sua transferência, isso acaba provocando um nível excessivo de respingos de solda. No caso de transferência por curto-circuito, a taxa de deposição é a menor entre os três tipos de transferência.

OBS: O gás de proteção influencia nas características operacionais do arco e na penetração da solda. O gás CO2 geralmente produz muitos respingos se comparado a um gás inerte (por exemplo o Argônio), mas o CO2 promove grande penetração. Para obter um equilíbrio adequado entre incidência de respingos e penetração, misturas de Argônio e CO2 são frequentemente usadas na soldagem de aços carbono e aços de baixa liga.

Globular

A transferência do tipo globular acontece quando se utiliza corrente do tipo (CC+) com valor relativamente baixo. Esse tipo de transferência é caracterizada pela formação de gotas com diâmetro superior ao do eletrodo, que facilmente se desprendem pela ação da gravidade, o que limita essa transferência somente para aplicação na posição plana. Nesse caso, o arco de soldagem deve ser suficientemente longo para permitir o desprendimento das gotas antes que estas encostem na poça de fusão. No entanto, soldas feitas usando alta voltagem e elevado comprimento de arco, são frequentemente inaceitáveis por resultar em penetração insuficiente, falta de fusão e reforço excessivo. Essas ocorrências limitam o uso da transferência globular em soldagens de produção.

Spray

A transferência tipo Spray é produzida com gás de proteção rico em Argônio e é possível produzir um spray axial muito estável e sem respingos.com nível de corrente acima de um valor crítico denominado “corrente de transição”. Abaixo desse nível, a transferência ocorre na forma globular, com taxa de transferência de poucas gotas por segundo. Acima da corrente de transição, a transferência é de gotículas a uma taxa de centenas a cada segundo. Essas gotículas são então aceleradas axialmente através da coluna do arco. A corrente de transição varia conforme o diâmetro do arame, com o “stick-out”, com o ponto de fusão do arame e com o gás de proteção. A transferência no modo spray resulta numa corrente de gotas aceleradas por forças do arco a velocidades que superam a força gravitacional. Por causa disso, o spray, sob certas condições, pode ser usado para soldagem em todas as posições. Nessa transferência não ocorrem respingos.

com nível de corrente acima de um valor crítico denominado “corrente de transição”. Abaixo desse nível, a transferência ocorre na forma globular, com taxa de transferência de poucas gotas por segundo. Acima da corrente de transição, a transferência é de gotículas a uma taxa de centenas a cada segundo. Essas gotículas são então aceleradas axialmente através da coluna do arco. A corrente de transição varia conforme o diâmetro do arame, com o “stick-out”, com o ponto de fusão do arame e com o gás de proteção. A transferência no modo spray resulta numa corrente de gotas aceleradas por forças do arco a velocidades que superam a força gravitacional. Por causa disso, o spray, sob certas condições, pode ser usado para soldagem em todas as posições. Nessa transferência não ocorrem respingos. As limitações do spray quanto à espessura mínima e posição de soldagem têm sido superadas com emprego de fontes de energia especiais.

Tipos e Funções dos Consumíveis no Processo Mig Mag

Gás de Proteção

A finalidade principal do gás de proteção na soldagem Mig Mag é a de excluir a atmosfera do contato com o metal de solda fundido. Isso é necessário porque a maioria dos metais, quando aquecidos aos seus pontos de fusão e em contato com o ar, apresentam fortes tendências de formar óxidos e, numa menor extensão, nitretos. Essas reações são indesejáveis porque podem resultar em deficiências na solda como escória retida, porosidade e fragilização. Adicionalmente, a proteção que o gás oferece contra a contaminação, principalmente pelo oxigênio e nitrogênio, também tem efeito pronunciado nos seguintes fatores: • Características do arco; • Tipo de transferência metálica; • Penetração e formato do cordão; • Velocidade de soldagem; • Na tendência ao aparecimento de mordeduras; • Ação de limpeza; • Propriedades mecânicas do metal de solda. Os gases de proteção utilizados no processo Mig Mag, pode ser inerte, ativo ou misturas de gases. O argônio puro é utilizado em muitas aplicações de soldagem de metais não ferrosos. Misturas argônio com hélio (Ar + 50 a 75 % He), aumentam a voltagem do arco (para o mesmo comprimento do arco) para valores superiores aos obtidos com argônio puro. Essas misturas são usadas para soldagem de seções espessas do alumínio, magnésio e cobre , bem como ligas desses metais, porque o maior calor aportado (devido as maiores voltagens) reduz o efeito da alta condutividade térmica desses metais. Por outro lado, argônio puro não é recomendável para soldagem de metais ferrosos (aços carbono, aços baixa liga, etc.) porque o arco elétrico é errático e existem tendências à formação de mordeduras e ângulo excessivo de reforço do cordão de solda. São ainda utilizadas misturas com 1 a 5 % de oxigênio e 3 a 25 % de CO2. Misturas tríplices com 2% de oxigênio e 8 a 10 % de CO2 apresentam em geral ótimos resultados.

Nota

Os principais efeitos da adição do oxigênio ao argônio são: aumento da fluidez da poça de fusão, penetração, estabilidade do arco e redução da corrente de transição. Além disso, diminui a tendência a mordeduras. Adições de CO2 ao argônio melhora a estabilidade do arco, reduz drasticamente a formação de mordeduras, melhora o formato do cordão e o perfil de penetração, eliminando o formato indesejável do tipo taça que é característico do uso do argônio puro. O gás CO2 é um gás reativo muito utilizado na sua forma pura como gás de proteção na soldagem dos aços carbono e baixa liga. Elevadas velocidades de soldagem, grande penetração da junta e baixo custo são características que encorajam extensivamente o uso deste gás. Com o CO2 as transferências metálicas são dos tipos globular e curto-circuito. Devido à natureza oxidante do arco produzido com o CO2 as propriedades mecânicas da solda poderão ser afetadas, o que é contornado com o emprego de arame-eletrodo com formulação específica, contendo elementos químicos desoxidantes.

Características e Aplicações

O processo de soldagem Mig Mag produz soldas de alta qualidade com procedimentos de soldagem apropriados. Como não é utilizado fluxo, a possibilidade de inclusão de escória é bem menor se comparada com os processos a arco com eletrodo revestido e arco submerso. Por outro lado, conforme mencionamos antes, há necessidade de remoção da escória dependendo da combinação gás de proteção / arame-eletrodo utilizada. O hidrogênio na solda é praticamente inexistente. A soldagem Mig Mag é um processo de soldagem aplicável a todas as posições, dependendo do eletrodo e do gás ou mistura de gases empregados. 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 com transferência por curto circuito. A taxa de deposição pode chegar a 15 kg/h dependendo do eletrodo, do modo de transferência e do gás usado.