4.2.1 Introdução
O arame tubular é obtido pelo enchimento de uma fita metálica preformada em "U" com um fluxo e/ou pó metálico, seguido de trefilação, criando um arame tubular com o material adicionado em seu núcleo. Em termos mais simples, este processo corresponde a um eletrodo de soldagem revestido interiormente com o material de fluxo.
Os arames tubulares são produzidos para aplicações diversas, soldagens de alta produtividade, estruturas críticas e vasos de pressão, onde são requeridas boas propriedades mecânicas e resistência ao impacto. Existe também uma gama de arames destinados a revestimentos duros. Suas principais características são:
• Alta taxa de deposição
• Melhores propriedades mecânicas • Maior penetração
• Baixa incidência de defeitos, resultando em baixo custo total de fabricação • Soldagem em posição
4.2.2 Descrição do processo
Trata-se de um processo similar ao MIG/MAG, onde o arame tubular é alimentado automaticamente, funcionando como eletrodo na abertura do arco que é mantido entre o mesmo e a peça. Existem, basicamente, três tipos de arames tubulares: os com fluxo interno, os com pó metálico e os
autoprotegidos. Enquanto os dois, primeiros exigem proteção gasosa, o último a dispensa.
4.2.3 Equipamento • Fontes de energia
Retificadores padrões utilizados em equipamentos MIG são apropriados também para operações com arames tubulares desde que eles tenham capacidade de corrente suficiente para atingir a gama de amperagem especificada para a dada bitola de arame. Complementando, a fonte de energia deve ter fator de trabalho apropriado compatível com o componente a ser soldado.
• Alimentadores de arame
A eficiência da alimentação de arames tubulares dependerá do tipo de roldanas de alimentação utilizadas. Enquanto arames tubulares de 1,2 mm e 1,4 mm trabalham satisfatoriamente quando usados em conjunto com uma roldana guia chanfrada e uma roldana de pressão plana, é recomendada a utilização de roldanas de alimentação engrenadas e recartilhadas para diâmetros maiores, tanto em sistemas simples como de dois arames.
• Tochas ou pistolas de solda
Cuidadosa consideração deve ser dada à escolha da tocha relativamente ao diâmetro do arame, nível de intensidade de corrente proposto e fator de trabalho. Em determinadas circunstâncias é necessário o resfriamento a água, por exemplo, para bitolas de arame de 1,6 mm e acima, operando em altas intensidades de corrente e fatores de trabalho elevados.
• Gases de proteção
Os arames tubulares com fluxo interno podem ser usados com CO2 ou com misturas de Argônio + 15/20% de CO2. Para obtenção de boas propriedades mecânicas e qualidade radiográfica, o uso de CO2 é preferido para os arames básicos. Alternativamente, misturas de Argônio + 15/20% de CO2 podem ser usadas para reduzir os fumos e o nível de respingos, bem como melhorar a aparência da solda, porém a penetração será reduzida.
Os arames tubulares com pó metálico devem ser sempre usados com misturas de Argônio + 15/20% de CO2. A utilização de CO2 resultará em séria deterioração na aparência da solda e a quantidade de fumos e respingos será excessiva.
Observe-se que o arame autoprotegido contém internamente ingredientes fluxantes e desoxidantes do metal fundido, além de materiais geradores de escória de cobertura. Portanto não existe a necessidade de qualquer proteção externa do arco (gases).
• Polaridade
Corrente contínua polaridade positiva é recomendada para arames tubulares com fluxo interno rutílico, uma vez que o uso de polaridade negativa produz características inferiores do cordão e pode ocasionalmente produzir porosidade.
Os arames tubulares com fluxo interno básico e os com pó metálico, por sua vez, beneficiam-se com o uso de corrente contínua polaridade negativa, possibilitando uma ação melhorada do arco e um acabamento da solda com reduzido índice de respingos.
• Intensidade de corrente
Para arames tubulares com fluxo interno, a intensidade de corrente ideal está situada na metade superior da faixa especificada para um diâmetro particular de arame, exceto nas soldagens em posição com arames de 1,2 mm 1,4 mm e 1,6 mm, quando o modo de transferência por curto circuito é utilizado com intensidade de corrente abaixo de 220 A.
Arames tubulares com pó metálico eliminam a necessidade de variações na corrente em relação à espessura da chapa, pois a regulagem de intensidade para uma dada bitola de arame irá atender 90% das aplicações em plano ou ângulo horizontal. A seção transversal da solda é controlada pela velocidade de trabalho, enquanto que os arames sólidos requerem considerável número de ajustagens de corrente para atingir a mesma flexibilidade.
• Tensão
A tensão tem uma influência direta no comprimento do arco, o qual controla o perfil da solda, a profundidade da penetração e o nível de respingos. Quando a tensão do arco é reduzida, a penetração aumenta, e isto é particularmente importante em juntas de topo com chanfro em "V". Um aumento na tensão resultará em um longo comprimento de arco e num aumento do risco de porosidade e mordeduras.
Quando trabalhando com o modo de transferência por curto circuito em soldas na posição, utilizando intensidades de corrente relativamente baixas, a tensão do arco deve ser mantida no mais alto nível possível, para assegurar adequada fusão das paredes laterais.
4.2.4 Características
Os arames tubulares, devido as suas taxas superiores de deposição, permitem ao usuário obter economias reais nos tempos de soldagem e, conseqüentemente, redução nos custos de mão de obra. O aumento da penetração é outra grande característica do processo, freqüentemente conduzindo a economias adicionais. Demais benefícios estão salientados abaixo:
Arames tubulares com fluxo interno
• Possibilidade de soldagem em todas as posições; • Boa remoção de escória;
• Baixos níveis de hidrogênio;
• Ideal para uso com CO2 e/ou misturas de Argônio;
• Capacidade de utilização sobre camadas grossas de ferrugem e carepa; • Nível consistente de propriedades mecânicas.
Arames tubulares com pó metálico • Alto rendimento (até 95%);
• Dispensa remoção de escória entre passes; • Boa aparência da solda;
• Grande tolerância a variações na intensidade da corrente de soldagem;
• Aplicável na maioria das soldagens na posição plana em uma mesma regulagem de intensidade da corrente.
Arames tubulares autoprotegidos ou sem gás • Não requer gás de proteção;
• Boa acessibilidade à soldagem no campo. 4.2.5 Técnica de soldagem
• Preparação da chapa
Devido à fusão superior das paredes laterais do chanfro, obtida principalmente com arames tubulares com pó metálico, os ângulos dos chanfros geralmente podem ser reduzidos. Uma junta de topo em V, por exemplo, que normalmente necessitaria um ângulo total de 60° para soldagem manual com eletrodos revestidos, pode ser feita com um ângulo reduzido para 45°, economizando chapa e, conseqüentemente, metal de solda para enchimento da junta.
Os arames tubulares têm um nível de desoxidantes maior do que os arames sólidos, e normalmente operam com densidades de corrente mais altas. Esta peculiaridade permite que eles sejam usados onde uma leve camada de carepa de usina e/ou tinta de base tem que ser tolerada. Para obtenção de ótimos padrões radiográficos com arames tubulares com fluxo interno, a carepa e ferrugem excessiva devem ser removidas por esmerilhamento. Este procedimento servirá também para reduzir ao mínimo a formação de escória, quando usando arames tubulares com pó metálico.
• Extensão do eletrodo
Este termo descreve a distância entre o tubo de contato da tocha e a peça de trabalho, algumas vezes denominado como "stickout". As condições da corrente devem ser fixadas para o serviço, mas durante a soldagem pode ser necessário reduzir a quantidade de calor na poça de fusão para compensar montagens deficientes ou soldagem em posição. Um aumento na extensão do eletrodo e a resistência elétrica extra que resulta produzirão uma poça de fusão mais fria e menos fluida. Similarmente, qualquer diminuição na extensão do eletrodo terá o efeito de aumentar a intensidade da corrente de soldagem e esta característica pode beneficiar o controle da penetração, especialmente onde são encontradas preparações deficientes.
4.2.6. Aplicações
Há consumíveis utilizáveis para as mais diversas aplicações. Algumas aplicações típicas estão relacionadas abaixo:
Arames tubulares com fluxo interno
• Fabricação em geral com aços de baixa resistência;
• Fabricação em geral com aços de média resistência sob condições de alta restrição; • Soldagem em todas as posições;
• Altas taxas de deposição em soldas de topo na posição plana ou juntas de ângulo nas posições plana e horizontal;
• Soldagem em posição de estruturas para trabalhos em baixas temperaturas de até – 60º C. Arames tubulares com pó metálico
• Fabricação em geral com aços de baixa e média resistência;
• Soldagem de aços de alta resistência, bem como aços temperados e revenidos;
• Fabricação de estruturas metálicas e plataformas marítimas (Off Shore) para serviços em baixas temperaturas de até – 50º C;
• Fabricação com aços de baixa e média resistência patináveis (resistentes à corrosão atmosférica). Arames tubulares autoprotegidos ou sem gás
• Revestimentos duros de componentes desgastados; • Camadas de amanteigamento.