Variáveis do processo MIG/MAG

O ajuste das variáveis de soldagem no processo MIG/MAG é bem complexo devido ao grande número de variáveis existentes e, muitas vezes, há interações entre elas, de tal forma que é fundamental o conhecimento e o controle destas variáveis para se conseguir soldas com a qualidade desejada. Assim uma seleção correta destas variáveis para uma dada aplicação depende de inúmeros fatores, incluindo (a) a disponibilidade de equipamentos e materiais; (b) considerações geométricas (espessura do componente, desenho da junta, posição de soldagem, etc); (c) metalúrgicas (tipo de material de base e sua sensibilidade ao ciclo térmico e às deformações associadas ao processo de soldagem); (d) econômicas (produtividade); (e) a necessidade de garantir um nível adequado de estabilidade para o processo e (f) de se reduzir a chance de formação de descontinuidades (mordeduras, inclusões de escória, falta de fusão, etc) no cordão de solda (ASM, 1993b; MODENESI, 2008).

A seguir são apresentadas algumas variáveis importantes na soldagem com o processo MIG/MAG, por afetarem o aspecto, a geometria e a qualidade total dos cordões de solda:

tipo e intensidade de corrente de soldagem; polaridade da corrente;

tensão do arco (comprimento do arco); velocidade de soldagem;

comprimento do eletrodo (Stickout);

distância entre o bico de contato e a peça (DBCP); indutância da fonte;

velocidade de alimentação do arame; diâmetro do arame-eletrodo;

composição química do arame-eletrodo; tipo de gás de proteção;

vazão do gás de proteção;

posicionamento da tocha em relação à peça; modo de transferência metálica

As principais variáveis de soldagem e suas influências são descritas a seguir:

a) Corrente de soldagem

A corrente de soldagem influencia fortemente a taxa de fusão do arame-eletrodo, a largura, a penetração e o reforço do cordão de solda. Com todas as outras variáveis do processo mantidas constantes um aumento na corrente proporciona um aumento na taxa de deposição, na penetração e na largura do cordão de solda. Quando se utiliza uma fonte de tensão constante, a corrente de soldagem é diretamente proporcional à velocidade de alimentação do arame (ASM, 1993b; MACHADO, 1996; MIRANDA, 1999).

b) Polaridade

O termo polaridade é usado para descrever a conexão elétrica da tocha de soldagem com relação aos terminais de corrente da saída da fonte de tensão. Como já foi comentado, no MIG/MAG geralmente utiliza-se CCEP, pois produz um arco estável, com bom perfil do cordão de solda, maior penetração e menor quantidade de respingos gerados (MACHADO, 1996; MIRANDA, 1999; MODENESI, 2008). A corrente contínua com eletrodo na polaridade negativa (CCEN) é raramente utilizada devido à transferência axial não ser possível sem modificações que não são aceitas comercialmente, mas esta polaridade tem como vantagens, em relação à CCEP, uma maior velocidade de fusão e uma menor penetração (MODENESI, 2008). A utilização da corrente alternada (CA) ainda está sendo estuda e aprimorada, mas seu emprego visa conciliar a elevada estabilidade do arco e a boa qualidade do cordão de solda em (CCEP), com a redução do aporte térmico no metal de base, o baixo valor de penetração do cordão e a maior deposição de metal de adição em (CCEN) (MACHADO, 1996; QUITES, 2002; PESSOA et al., 2004).

c) Tensão do arco

Esta variável está diretamente relacionada ao comprimento do arco, ou seja, mantendo as demais variáveis constantes, um acréscimo na tensão do arco resulta em aumento do comprimento do arco. No entanto, o mesmo comprimento do arco poderá estar relacionado com diferentes tensões, dependendo da corrente, do gás de proteção e do comprimento do eletrodo. A tensão é a principal variável na definição da largura do cordão de solda e em conjunto com a corrente exerce influência direta no modo de transferência metálica. Uma diminuição na tensão resulta em cordões com perfil estreito e mais abaulado. Um aumento tende a ocasionar cordões mais planos com maior largura da zona de fusão (ASM, 1993b). Em fontes com a curva característica estática de tensão constante, a tensão é regulada na

máquina, enquanto que, nas fontes com a curva característica estática de corrente constante, a mesma depende do comprimento do arco mantido pelo operador e do sistema tensão sensitivo (MACHADO, 1996; MARQUES et al., 2005).

d) Velocidade de Soldagem

A velocidade de soldagem representa a taxa linear em que o arco se move ao longo da junta de solda. Observa-se que a penetração, primeiro aumenta e depois diminui com o aumento da velocidade de soldagem, sendo máxima para velocidades intermediárias. Este comportamento acontece, pois, quando a velocidade é muito baixa, a quantidade de material depositado por unidade de comprimento da solda aumenta, a poça de fusão fica com dimensões elevadas e o calor do arco atua diretamente na poça e não no metal de base, fazendo com que a penetração seja baixa. Porém, quando a velocidade de soldagem é muito alta, a quantidade de calor transferida por unidade de comprimento é reduzida e a penetração também diminui. E por fim, o uso de velocidades excessivas pode resultar em mordeduras e falta de penetração ao longo do cordão de solda (ASM, 1993b).

e) Comprimento do eletrodo (Stickout)

Esta variável representa o comprimento do arame não fundido a partir do bico de contato até o início do arco. Neste trecho de arame por onde passa corrente elétrica, gera-se calor por efeito Joule (RI2). Quanto maior o comprimento do eletrodo, maior será o calor gerado por efeito Joule e consequentemente terá um acréscimo na taxa de fusão de material. Este calor gerado não só afeta a taxa de fusão de material, mas também influencia a taxa de deposição e a penetração do cordão de solda (ASM, 1993b; MACHADO, 1996; MARQUES et al., 2005).

f) Diâmetro do arame-eletrodo

O diâmetro do eletrodo influencia a forma do cordão de solda. Quanto maior o diâmetro do arame, maior será a corrente mínima necessária para a fusão do arame e para se obter as mesmas características de transferência metálica. Altas correntes também proporcionam altas taxas de deposição e grande penetração. Entretanto nas posições vertical e sobrecabeça, menores diâmetros de arame são utilizados com baixas correntes de soldagem (MIRANDA, 1999; AWS, 2004).

g) Ângulo de inclinação da tocha

Considerando o plano 1 da Figura 6, a tocha pode assumir dois tipos de inclinação na soldagem MIG/MAG. A primeira, correspondente ao ângulo α, é denominada de soldagem

“puxando” que direciona a tocha mais para poça de fusão, proporcionando uma maior da taxa de transferência de calor para a peça, aumentando a penetração para ângulos de até cerca de β5°, quando depois começa a diminuir. A segunda, ângulo , é denominada soldagem “empurrando” direciona a tocha mais para o metal base (mais frio) proporcionando uma redução na penetração e produzindo um cordão de solda mais largo e plano (MACHADO, 1996; AWS, 2004).

Figura 6 - Soldagem puxando e empurrando.

A tocha ainda pode ser inclinada de um ângulo no plano 2 da Figura 7 para facilitar a visualização do arco pelo operador na soldagem semi-automática e em soldagem de revestimento para minimizar a presença de defeitos no “pé” do cordão de solda.

Assim como as variáveis apresentadas anteriormente, o modo de transferência metálica e o tipo de gás de proteção também são variáveis importantes na soldagem MIG/MAG, por isso serão detalhadas nos tópicos seguintes.