Soldadura é uma técnica de união rápida e confiável que quase substituiu outros processos de união permanente. Pode ser definida como um processo de união por meio do qual dois ou mais materiais podem ser montados permanentemente com ou sem as aplicações de calor, pressão e enchimento. Pode ser utilizada de forma esmagadora para a união não só de metais mas também de outros tipos de materiais, incluindo plásticos e cerâmicas. Para atender à necessidade de unir uma grande variedade de materiais de várias maneiras, existe um grande número de processos de soldagem que podem ser amplamente classificados como soldagem por fusão e soldagem em estado sólido. A soldadura por fusão é aquela em que o calor é aplicado externamente para derreter superfícies de faying do metal de base para formar coalescência. O calor pode ser aplicado em vários meios, como por arco elétrico, chama de gás, aquecimento por resistência, feixe de alta energia, etc.
De acordo, todos os processos de soldagem por arco, soldagem de gás, soldagem por resistência e soldagem por feixe de energia intensa ficam dentro do invólucro da soldagem por fusão. Na soldagem por arco, um arco elétrico é constituído entre um eletrodo pontiagudo e os metais condutores de base. Este arco é a principal fonte de calor para a fusão de superfícies de faying e metais de enchimento. Existem vários processos deste tipo – todos eles seguem o mesmo princípio básico mas variam substancialmente no que diz respeito ao procedimento, benefícios, limitações e áreas viáveis de aplicação. A soldadura por arco metálico blindado (SMAW), a soldadura por arco metálico a gás (GMAW) e a soldadura por arco de tungsténio gasoso (GTAW) são três desses processos de soldadura por arco – cada um deles oferece certas vantagens em relação a outros. As diferenças entre os processos de soldadura SMAW, GMAW e GTAW são discutidas abaixo.
>
Eléctrodo consumível e não consumível: O eletrodo é parte integrante de todo processo de soldagem por arco elétrico para estabelecer e manter o arco elétrico. Tais eletrodos podem ser de dois tipos – consumíveis e não consumíveis. Um eléctrodo consumível derrete durante a soldadura devido ao aquecimento do arco e subsequentemente deposita no cordão de solda que finalmente se torna parte integrante da junta. Ao contrário disso, um eletrodo não consumível não derrete durante a soldagem e permanece intacto. Um determinado processo de soldagem por arco utiliza apenas um tipo. Com respeito à natureza consumível e não consumível do eléctrodo, a comparação entre os processos de soldadura SMAW, GMAW e GTAW está listada abaixo.
- SMAW-Electrodo consumível.
- GMAW-Electrodo consumível.
- GTAW-Electrodo não consumível.
Aplicação de metal de enchimento: O metal de enchimento é necessário para o preenchimento da folga da raiz. Quando a folga da raiz é substancialmente maior (>2mm) e/ou a borda é preparada, então a massa de enchimento deve ser aplicada. Com o eletrodo consumível, o eletrodo em si derrete e se deposita no cordão de solda. Assim, não é necessário um enchimento adicional para o fornecimento. Tal eletrodo se comporta como enchimento e taxa de alimentação do eletrodo pode ser controlada para manipular a taxa de deposição do enchimento. Pelo contrário, o eléctrodo não consumível não fornece qualquer carga sobre o cordão de solda. Assim, se for necessário enchimento, este deve ser fornecido separadamente.
- SMAW- Não é necessário enchimento adicional. O eletrodo atua como enchimento.
- GMAW- Não é necessário enchimento adicional. Eletrodo atua como enchimento.
- GTAW-Electrode não é consumível. Portanto, o preenchimento adicional na forma de haste de pequeno diâmetro é fornecido, apenas quando necessário, alimentando-o constantemente abaixo da coluna de arco.
Caráter contínuo do eletrodo/preenchedor: O material de enchimento, seja na forma de eléctrodo ou em separado, derrete continuamente e deposita-se no cordão de solda. Assim, o seu comprimento diminui gradualmente com o tempo de soldagem. Se esse comprimento de enchimento for curto, então ele tem que ser substituído com freqüência por um novo. Isto reduz a taxa de produção e interrompe o processo. Por outro lado, uma carga longa pode ser alimentada continuamente na zona de soldagem por mais tempo, sem qualquer interrupção. Tal método é produtivo, mas requer o armazenamento a granel de cargas caras.
- SMAW-Filler-cum-electrode está na forma de haste reta de pequeno diâmetro de 2 – 3 pés de comprimento. Assim, requer mudanças frequentes e interrupção do processo.
- GMAW-Filler-cum-electrode está na forma de arame de pequeno diâmetro que é enrolado em uma piscina de arame. O eletrodo de arame bastante longo é armazenado nessa piscina e assim a soldagem pode ser realizada continuamente por mais tempo sem parada intermediária para a troca do eletrodo. Este eletrodo é alimentado continuamente por meio de arranjos mecanizados.
- GTAW-Electrode é não consumível. O enchimento adicional geralmente vem na forma de haste curta e de pequeno diâmetro e, portanto, requer uma parada frequente para a troca do enchimento. No entanto, a soldagem pode ser realizada continuamente se não for utilizada nenhuma carga.
Modo de soldagem preferível: A soldagem por arco pode ser realizada em três modos diferentes. Como mencionado anteriormente, o enchimento não é necessário para fornecer quando a folga da raiz é muito pequena ou quando os materiais de base são finos. Quando a soldagem é realizada sem aplicação de enchimento, ela é chamada de modo autógeno. No entanto, se for aplicado filler e a composição metalúrgica do filler for semelhante à do componente pai, então é chamado de modo homogêneo. Se a composição metalúrgica do filler for substancialmente diferente da do componente pai, ele é chamado de modo heterogêneo. Diferentes processos de soldagem são adequados para diferentes modos.
- SMAW-Filler é inerente a este processo por causa do eletrodo consumível. Portanto, o modo autógeno não é possível. É adequado principalmente para soldagem homogênea.
- GMAW-Similar ao SMAW, o enchimento é inerente a este processo por causa do eletrodo consumível. Portanto, o modo autógeno não é possível. É adequado para soldagem homogênea e heterogênea.
- GTAW-Electrode é não consumível. Portanto, o modo autógeno é viável; na verdade, a soldagem TIG é adequada apenas para este modo. Entretanto, também pode ser aplicada para soldagem homogênea e heterogênea utilizando um conjunto ótimo de parâmetros de processo.
Material eletrodo: O material do eletrodo de cada processo de soldagem por arco deve possuir poucas características básicas como boa condutividade elétrica, boa emissividade de elétrons, ponto de fusão desejado, etc. É importante mencionar que o metal de enchimento deve ser compatível com o metal de base, caso contrário, não se misturará adequadamente conduzindo a soldadura defeituosa. Assim, com o eletrodo consumível, o material do eletrodo deve ser escolhido com base na compatibilidade com o metal de base. Com eletrodo não consumível, o material de enchimento deve ser escolhido com base na compatibilidade com o metal de base, enquanto que o eletrodo deve ser feito de tal material com alta fusão.
- SMAW-Electrode é feito principalmente de materiais ferrosos. Ele tem pouca variedade em termos de material de eletrodo. Assim, ele é adequado apenas para união homogênea de componentes ferrosos.
- GMAW – Há uma grande variedade de materiais de eletrodos disponíveis no mercado. Embora a maioria dos eletrodos sejam ferrosos, sua composição metalúrgica pode ser variada para aproveitar o resultado desejado.
- GTAW- Este eletrodo é feito somente de tungstênio. Isto é independente do metal de base ou metal de enchimento, pois o eletrodo não é consumível. O tungstênio tem o ponto de fusão mais alto (3422°C). Outras propriedades desejadas também podem ser manipuladas pela adição de elementos de liga em pequenas proporções. Por exemplo, tório, óxido de lantânio, óxido de cério, zircônio, etc. são adicionados com tungstênio para melhorar várias características de soldagem como emissividade de elétrons, erosão do eletrodo, etc.
Eléctrodo revestido ou nu: O eletrodo pode ser revestido para protegê-lo da oxidação ou contaminação atmosférica. Além da proteção contra a oxidação, o revestimento também oferece outras vantagens, como o fornecimento de gás de proteção, redução de respingos, arco estabilizador, indução de elementos químicos no cordão de solda, etc. No entanto, um eletrodo revestido é caro e propenso a danos com o tempo. Diferentes processos utilizam diferentes tipos de revestimento, cada um com a função desejada.
- SMAW-Utiliza eletrodo revestido de fluxo espesso. Além de proteger o eletrodo, este fluxo fornece gás de proteção.
- GMAW- Nenhum revestimento de fluxo está disponível no eletrodo. Entretanto, um fino revestimento de material estável é aplicado para proteger o material do eletrodo da oxidação.
- GTAW-Utiliza eletrodo de tungstênio nu. Nenhum revestimento é aplicado sobre o eletrodo.
Aquecimento do gás de proteção: O gás de blindagem é fornecido em soldadura por arco para dispensar o oxigénio da zona de soldadura e criar um envelope de gases inertes à volta do cordão de soldadura. A sua função principal é proteger o cordão de solda quente da oxidação. Este gás de protecção pode ser fornecido directamente de um cilindro de gás ou indirectamente através da desintegração de outros elementos químicos durante a soldadura.
- SMAW-Fluxagem do eléctrodo desintegra-se durante a soldadura e produz gás de protecção. Nenhum gás de blindagem separado é aplicado separadamente.
- GMAW- O gás de blindagem (inerte ou activo) é fornecido pelo cilindro de gás.
- GTAW- O gás de blindagem inerte é fornecido pelo cilindro de gás.
Problema de espalhamento: Os salpicos são pequenas gotas de metal fundido filtrante que é produzido devido à dispersão do arco e sai da zona de soldadura. Este salpico causa perda de metal de enchimento e, portanto, taxa de deposição de enchimento não uniforme que, às vezes, leva a vários defeitos de soldagem, incluindo reforço negativo e imprecisão dimensional. Ele também prejudica a aparência e requer moagem após a soldagem para sua remoção.
- SMAW-Produz salpicos excessivos mesmo com um conjunto ótimo de parâmetros de processo.
- GMAW- Também produz salpicos; no entanto, pode ser reduzido utilizando um conjunto ótimo de parâmetros de processo.
- GTAW-Não produz salpicos.
Manual e automação: A soldadura por arco metálico blindado é realizada manualmente e por isso também é chamada de soldadura por arco metálico manual (MMAW). A soldadura por arco metálico a gás pode ser automatizada facilmente onde o fio do eléctrodo é alimentado continuamente pela bobina através de uma disposição mecanizada e ao mesmo tempo a tocha é movida por outro veículo automático. A soldadura por arco de tungsténio gasoso é normalmente realizada manualmente; no entanto, também pode ser automatizada, especialmente o movimento da tocha. Um processo automatizado é rápido e mais produtivo; mas o processo manual é mais flexível e praticamente não possui restrições de localização para sua aplicação.
Produtividade e problemas de qualidade: A SMAW não oferece uma junta de boa qualidade. Por isso, é realizado principalmente para as necessidades domésticas e industriais em geral. A mudança frequente dos eléctrodos provoca interrupções no processo e, portanto, não é adequado para requisitos de soldadura mais longos. A GMAW é altamente produtiva e pode ser realizada continuamente por longos períodos de tempo. Pode ser automatizado facilmente. A sua taxa de deposição de volume também é muito elevada. Assim, é adequado onde existe uma grande folga da raiz, as bordas são preparadas em forma de U ou V, requisitos de união mais longos ou até mesmo para revestimento. Embora seja menos propensa a defeitos, a sua qualidade de junta não é muito boa. Os salpicos também dificultam o aspecto do cordão de solda. Em termos de qualidade, a GTAW é a melhor entre as três. Ele proporciona uma junta superior com uma aparência esplêndida. É menos propensa a defeitos, mas a taxa de deposição ou de soldagem é comparativamente baixa.
A comparação científica entre a soldadura por arco metálico blindado (SMAW), a soldadura por arco metálico a gás (GMAW) e a soldadura por arco de tungsténio a gás (GTAW) é apresentada neste artigo. O autor também sugere que você passe pelas seguintes referências para uma melhor compreensão do tópico.