4.1 TIG-GTAW RES

(1)

Marca Instituição

Ensino

Prof.: M.Sc. Antonio Fernando de Carvalho Mota

(2)

Utilizados na soldagem dos principais metais em todos os setores indústriais. o processo TIG apresenta alta qualidade e alta resistência estrutural.

TIG é a abreviatura de “Tungsten Inert Gas”.

GTAW é a sigla internacional que significa “Gas Tunsten Arc Welding”.

Trata-se do processo de soldagem com arco, em que a união é

produzida pelo calor do arco elétrico estabelecido entre um eletrodo de tungstênio não-consumível e as peças a serem unidas

(3)

TECNICA DE SOLDAGEM TIG

Afim de pré-aquecer e formar a poça de fusão fazer movimentos circulares com o eletrodo a uma distância de 2 a 3mm

(4)

Metalurgia da Soldagem

Curvas Temperatura-Tempo-Transformação (TTT)

727 °C

Efeito do Pré-aquecimento evita um resfriamento rápido com uma transformação Martensítica.

(5)

(6)

Soldagem em angulo

AVALIAÇÃO:

O PROCESSO TIG SOLDA EM TODAS AS POSIÇÕES?

Soldagem de topo Soldagem de topo

(7)

(8)

(9)

Processo de Soldagem TIG (GTAW) - Equipamentos

Retificadores

São soldados com equipamentos AC e DC com alta frequência 2-3khz

(10)

Processo de Soldagem TIG (GTAW) - Equipamentos

(11)

RETIFICADOR/INVERSOR – Posição TIG

Porta Pinça

Polo (+) cabo terra Polo (-) Tocha Conexão de gás  mangueira azul controle da tocha

Eletrodo de Tungstênio parte traseira, mostrando o cabo de força,

voltagem, ventoinha de refrigeração, selo técnico e entrada do gás de proteção.

(12)

RETIFICADOR/INVERSOR

MMA = Manual Metal Arc  Eletrodo Revestido 2T = Trabalhar com o gatilho pressionado o tempo todo 4T = Trabalhar soltando o gatilho  solda mais longa

(13)

TIPO DE ELETRODO (VERDE) X MATERIAL

Eletrodo de ponta verde  Tungstênio Puro

Observar a ponta esférica do eletrodo por causa da CA

(14)

TIPO DE ELETRODO (VERMELHO) X MATERIAL

Proporciona maior emissão de elétrons, facilita a abertura e manutenção do arco

Os Eletrodos variam em tipo (verde ou vermelho) e Diâmetro

(15)

(16)

(17)

(18)

MATERIAIS SOLDADOS COM TIG

Corrente Contínua Polaridade Direta Corrente Contínua Polaridade Direta

Aços Carbono,Aços Inoxidáveis, Titânio,Cobre e Aços Ferramentas

A Peça no polo (+) Aumenta a concentra do fluxo de calor garantindo excelentes resultados A Peça no polo (+) Aumenta a concentra do fluxo de calor garantindo excelentes resultados

(19)

EFEITOS DA AFIAÇÃO DE UM ELETRODO DE

TUNGSTÊNIO NO PROCESSO DE SOLDA

Vejam como o formato da afiação do eletrodo de tungstênio influencia diretamente o formato do arco de soldagem,

influenciando inclusive na penetração da solda, vida útil do eletrodo, velocidade com que se consegue soldar, amperagem necessária, etc.

Amarelo = arco de soldagem

(20)

EFEITOS DA AFIAÇÃO DE UM ELETRODO DE TUNGSTÊNIO NO PROCESSO DE SOLDA

(21)

(22)

INFLUÊNCIA DA POLARIDADE

Principais regiões do arco voltaico

A1) Área de atuação da mancha anódica sobre a superfície da peça a ser soldada durante a polaridade negativa;

A2) Área de atuação da mancha catódica sobre a superfície da peça a ser soldada durante a polaridade positiva.

(23)

INFLUÊNCIA POLARIDADE

Representação comumente encontrada na literatura: a) Processo em CC-,

mostrando uma seção transversal de solda estreita e profunda; b) Processo em CA mostrando uma seção transversal de solda com características intermediarias

entre CC- e CC+ e já apresentando desgaste no eletrodo; c) Processo em CC+ mostrando uma seção transversal larga e rasa, com grande desgaste de eletrodo

(24)

INFLUÊNCIA POLARIDADE

Comparação TIG x Eletrodo revestido

Eletrodo (-)  polaridade direta (1/3 do calor)

Eletrodo (+)  polaridade inversa (2/3 do calor) O mais quente é o polo (+)

(25)

(26)

(27)

(28)

A alta concentração do arco de soldagem proporciona menos distorção do que os outros

processos, ideal para recuperação de pequenos moldes e chapas finas A alta concentração do arco de

soldagem proporciona menos distorção do que os outros

processos, ideal para recuperação de pequenos moldes e chapas finas

Chapa fina laminada a frio: 1,5mm (Nº16) a 0,80mm (Nº30) Chapa fina laminada a quente: 1,9mm (Nº14) a 5,6mm (7/32”) Chapa fina laminada a frio: 1,5mm (Nº16) a 0,80mm (Nº30) Chapa fina laminada a quente: 1,9mm (Nº14) a 5,6mm (7/32”)

Bitola Americana;

(29)

Alta qualidade de solda, sem a ocorrência de respingos, escória e dispensando em muitos casos a limpeza posterior a solda

Inspeção e controle sem precisar interromper o arco

Eletrodo Revestido

TIG

(30)

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

(31)

(32)

SEGURANÇA – CORTINAS DE SOLDA

(33)

CONSUMIVEIS DO PROCESSO

Os consumíveis do processo de soldagem TIG:

• Gases de proteção

• Arames sólidos e Varetas TIG.

Arames e Varetas Nº da Especificação

Soldagem de cobre A5.7

Soldagem de aços ao Cr e Cr-Ni

Resistêntes a corrosão A5.9

Soldagem do alumínio A5.10

Revestimento A5.13

(34)

(35)

GÁS DE PROTEÇÃO

A função do gás é proteger o eletrodo e a poça de fusão

da contaminação atmosférica e transferir corrente elétrica

quando ionizado.

Os gases usados como protetores são o Hélio, o Argônio

ou uma mistura dos dois.

(36)

 O argônio é significativamente maior que o hélio, possui três

camadas eletrônicas, onde 18 elétrons giram em torno a um núcleo com 18 prótons e 22 neutros.

 O Hélio é um átomo pequeno, com apenas uma camada eletrônica

com dois elétrons girando em torno a um núcleo com 2 prótons e dois neutros.

ARGÔNIO X HÉLIO

Hélio

Argônio

O Calor especifico do Argônio 520 J/(kg.K) x do Hélio é 5193 J/(kg.K).

O Argônio tem massa atômica = 40 x O Hélio tem massa atômica = 4.

(37)

Na soldagem de metais com alta dissipação térmica como o Alumínio e o Cobre, o uso da mistura Hélio + Argônio possibilita maior voltagem do arco, proporcionando maior transferência de calor para a poça de

fusão.

Na soldagem de metais com alta dissipação térmica como o Alumínio e o Cobre, o uso da mistura Hélio + Argônio possibilita maior voltagem do arco, proporcionando maior transferência de calor para a poça de

(38)

VANTAGENS DO USO DE HÉLIO:

O Hélio transfere mais calor para a peça do que o Argônio

numa determinada amperagem e comprimento de arco, o

que é vantajoso quando se solda metais com alta

condutividade térmica e em chapas grossas.

Mistura Argônio / Hidrogênio (Ar/H

₂

)

O hidrogênio atua com um agente redutor inibindo a

formação de óxidos, resultando superfícies mais limpas.

(39)

Cordões obtidos com o processo TIG em alumínio. (Groth, 1960)

Ar+ Ar+ Ar Ar Ar++ He+ He He

EFEITO DO TIPO DE GÁS DE PROTEÇÃO NO

FORMATO DO CORDÃO

(40)

(41)

41

A soldagem de alumínio requer cuidados especiais,

principalmente pelo fato do alumínio criar uma camada de óxido refratário em sua superfície quando em contato com o oxigênio, esta camada tem ponto de fusão em torno de 2000°C (sendo a do alumínio de 660°C).

Soldagem MIG no Alumínio

Reação com oxigênio do ar, fina película (0,02μm), fortemente aderente, compacta e refratária.

T_f Alumínio = 660ºC

T_f Al₂O₃ = 2000ºC

AVALIAÇÃO: QUAL A DIFICULDADE DA SOLDAGEM DO ALUMÍNIO?

(42)

42

(43)

SOLDAGEM DO ALUMÍNIO COM TIG

A corrente Alternada faz a limpeza dos óxidos e a Alta Frequência estabiliza a abertura do arco e a mudança de polaridade

(44)

Como evitar a Penetração Excessiva

e garantir uma melhor proteção gasosa

na soldagem de tubulações com TIG?

Como evitar a Penetração Excessiva

e garantir uma melhor proteção gasosa

na soldagem de tubulações com TIG?

AVALIAÇÃO

(45)

45

Dispositivo para controle da vazão e pressão de gás de purga

O gás inerte injetado no interior do tubo funciona como cobre-junta gasoso

Economia de Gás Inerte de até 90% . Maior produtividade devido o menor tempo e um menor volume de Gás Inerte

(46)

46

POR QUE A PROIBIÇÃO DE ENCOSTAR

O ELETRODO DO TIG NA PEÇA?

POR QUE A PROIBIÇÃO DE ENCOSTAR

O ELETRODO DO TIG NA PEÇA?

Pipe shop

Técnica Bocal Colado (walk de cup)

Solução

(47)

Técnica Bocal Colado

(48)

Tocha TIG especialmente desenvolvida para a técnica "bocal colado"

Tocha TIG, a TL26 da Ck Worldwide, com gatilho e um cabo super

flexível, especialmente desenvolvida para soldadores TIG, que soldam

tubulações e que utilizam a técnica "bocal colado" ou " Walk the Cup"

Menor tocha de alta amperagem (200 amp).

Gatilho em punho ergonômico, que trava mantendo o arco elétrico aberto, sem necessidade de aperta-lo o tempo todo.

Inserto grande de bronze temperado na cabeça, cap. de 200 Amp. Cabo flexível para refrigeração a gás ou água.

Mangueira construída em borracha com silicone, com nylon trançado para resistir a abrasão.

Capa de couro com velcro para proteção do cabo-mangueira da Tocha TIG

(49)

Dispositivo para abertura de arco

Como o arco elétrico não pode ser aberto pelo contato entre o

eletrodo e a peça no processo TIG, faz-se necessário um ignitor de alta frequência para a abertura do arco elétrico, que gera um sinal de alta tensão, em torno de 3 kV, e alta frequência, em torno de 5 kHz, e produz a ionização da coluna de gás entre o eletrodo e a peça.

Sua baixa potência característica confere menor risco ao operador.

SOLDAGEM TIG (GTAW)

(50)

Alguns acessórios para a tocha são uteis para o processo de soldagem. O Gas lens, ou lente de gás, e uma tela com malha bem fina que e

colocada entre o eletrodo e o bocal, para garantir o fluxo laminar de gás.

O trailing shields e um segundo bocal para a saída de gás, utilizado para proteger uma área maior do cordão durante o pós-resfriamento, bastante útil para a soldagem de materiais muito reativos, como o titânio.

(51)

INOVAÇÕES TECNOLOGICAS

(52)

Corrente Contínua Pulsada

Gráfico de Tensão/Corrente para fonte pulsada

• Boa penetração;

• Melhor controle da poça de fusão; • Baixo aporte térmico;

• Menor distorção;

(53)

TUBULAÇÃO COM SPOOL

Spool é um pequeno trecho de tubulação (contendo tubos, curvas, tês, reduções ) pré-montado que será soldado a outros spools para completar uma linha.

Pequeno trecho de tubulação de aço,

utilizado na operação de conexão submarina entre dutos (rígidos e flexíveis), ou entre

(54)

O Processo TIG

pode se

automatizado?

O Processo TIG

pode se

automatizado?

AVALIAÇÃO

(55)

ALIMENTADORES DE ARAME

Trata-se de um dispositivo para o fornecimento mecanizado do metal de adição, em processos mecanizados ou automatizados de soldagem, com o objetivo de aumentar a produtividade e

reprodutibilidade do processo.

(56)

Alimentador de arame Cold Wire (arame frio):

o arame e alimentado na temperatura ambiente. Uso na

soldagem de aço carbono, aço inox, alumínio, cobre e ligas de cobalto para revestimento.

TIG Cold wire

TIG

Manual Espessura de chapa em mm

TIG Cold wire TIG Manual S o ld a g e m c m /m in

(57)

Alimentador de arame Hot Wire

O arame e alimentado pré-aquecido por resistência elétrica, utilizando-se corrente alternada. Este modo oferece maiores taxas de deposição com velocidades de soldagem mais altas em relação ao cold wire.

Normalmente e utilizado na posição plana para aumento da taxa de deposição. O processo Hot Wire é empregado com sucesso em cladding e na soldagem de aços inoxidaveis, ligas de níquel e de cobre e titânio.

A velocidade de alimentação do arame influencia nas características do cordão de solda.

Maiores velocidades resultam em cordões de solda com menor penetração e perfis mais convexos, enquanto menores

velocidades de alimentação aumentam a penetração e produzem um cordão com perfil mais achatado.

(58)

AUTOMATIZAÇÃO: TIG ORBITAL

58

(59)

CONSULTÓRIA TÉCNICA:

http://www.salsoldas.com.br

• Juntas soldada em tubulação de material super duplex, será

necessário fazer alívio de tensão nas juntas ?

• Resp.: Não se faz alívio de tensões em material super-duplex

devido a formação da Fase Sigma na zona da junta soldada ocasionando a fragilidade da mesma.

59

Microestrutura de um aço inoxidável duplex: a Ferrita é a fase escura e a Austenita é a fase clara.

(60)

DEVER DE CASA

1) Quais os metais de adição na solda TIG?

2) Como é realizada a solda com TIG sem metal de

adição (autógena)?

3) Como é a soldagem a ponto por TIG?

4) O processo

TIG

solda em todas as posições?

5) TRABALHO: Prospecções de Novas Possibilidades de

Soldagem com Duplo Eletrodo Não Consumível

OBRIGADO

http://www.labsolda.ufsc.br/site/publicacoes/projetos_mestrado_doutorado/2011_ pdm_fabio.pdf

(61)

5) TRABALHO: Prospecções de Novas Possibilidades de

Soldagem com Duplo Eletrodo Não Consumível

http://www.labsolda.ufsc.br/site/publicacoes/projetos_mestrado_doutorado/2011_ pdm_fabio.pdf