Soldagem manual a arco de tungstênio: Guia essencial

1. Características do processo de soldagem manual com gás inerte de tungstênio (TIG)

(1) Princípio de funcionamento

A soldagem com gás inerte de tungstênio (TIG) é um método de soldagem com proteção gasosa que usa uma haste de tungstênio como eletrodo e argônio como gás de proteção.

Um arco elétrico é gerado entre o eletrodo de tungstênio e a peça de trabalho, e o fluxo de gás argônio da tocha de soldagem forma uma camada hermeticamente fechada na área do arco.

Isso isola o eletrodo e a poça de metal fundido do ar, impedindo sua intrusão. O calor do arco é usado para derreter o metal de base e o fio de enchimento para formar uma poça de fusão, que se solidifica em um costura de solda após o resfriamento.

O argônio, por ser um gás inerte, não reage quimicamente com o metal e, portanto, protege adequadamente a poça de metal fundido contra a oxidação.

O argônio também não se dissolve no metal fundido em altas temperaturas, o que evita a formação de buracos de gás na costura de solda. Assim, o efeito protetor do argônio é eficaz e confiável, produzindo cordões de solda de alta qualidade.

Durante a soldagem, o eletrodo de tungstênio não derrete, por isso a soldagem TIG também é chamada de eletrodo não consumível soldagem a arco. Com base na fonte de alimentação usada, Soldagem TIG é dividido em tipos de corrente contínua (CC), corrente alternada (CA) e pulsada.

(2) Características do processo

1) Vantagens da soldagem TIG em comparação com outros métodos de soldagem a arco

a. Proteção superior

A alta qualidade da costura de solda se deve à não reatividade do argônio com os metais e à sua insolubilidade neles. O processo de soldagem é essencialmente um processo simples de fusão e cristalização de metais, resultando em um cordão de solda mais puro e de maior qualidade. solda de qualidade costura.

b. Deformação e estresse mínimos

O fluxo de gás argônio comprime e resfria o arco, concentrando o calor do arco, o que resulta em uma zona afetada pelo calor estreita. Isso minimiza a deformação e o estresse durante a soldagem, tornando-a particularmente adequada para soldagem de metais finos. soldagem de chapas.

c. Fácil observação e operação

Como se trata de um arco aberto processo de soldagemO sistema é facilmente observável e operável, especialmente adequado para soldagem em todas as posições.

d. Estabilidade

O arco é estável, com o mínimo de respingos, e não há necessidade de remover a escória após a soldagem.

e. Fácil controle do tamanho da poça de fusão

Como o arame de enchimento e o eletrodo são separados, o soldador pode controlar efetivamente o tamanho da poça de fusão.

f. Ampla gama de materiais soldáveis

Quase todos materiais metálicos podem ser submetidos à soldagem TIG. É especialmente adequado para a soldagem de metais e ligas quimicamente ativos, como alumínio e magnésio, titânioetc.

2) Desvantagens

a. Custo mais alto do equipamento;

b. Alto potencial de ionização do argônio, difícil ignição do arco, exigindo dispositivos de ignição e estabilização de arco de alta frequência;

c. A soldagem TIG produz de 5 a 30 vezes mais luz UV do que a soldagem a arco manual, gerando ozônio nocivo para o soldador, portanto, é necessária uma proteção reforçada;

d. Medidas de proteção contra o vento são necessárias durante a soldagem.

3) Escopo do aplicativo

A soldagem TIG é um método de soldagem de alta qualidade e é amplamente adotada em vários setores.

É particularmente benéfico para metais quimicamente ativos que são difíceis de soldar usando outros arcos técnicas de soldagemmas pode facilmente obter cordões de solda de alta qualidade com a soldagem TIG.

Além disso, na soldagem de tubos de pressão feitos de aço carbono e aço de baixa liga, a soldagem TIG está sendo cada vez mais usada para a soldagem de passe de raiz para melhorar a qualidade do juntas soldadas.

2. Parâmetros da soldagem manual com gás inerte de tungstênio (TIG)

Os parâmetros do processo de soldagem TIG manual incluem: tipo e polaridade da fonte de energia, diâmetro do eletrodo de tungstênio, corrente de soldagem, tensão do arco, taxa de fluxo de gás argônio, velocidade de soldagemO diâmetro do bocal, a distância do bocal à peça de trabalho e o comprimento da saliência do eletrodo de tungstênio.

A seleção correta e a combinação racional desses parâmetros são essenciais para uma qualidade de soldagem satisfatória.

1) Tipos de juntas e ranhuras

A soldagem TIG é usada principalmente para soldagem de chapas finas com espessura inferior a 5 mm. Os tipos de juntas incluem juntas de topo, sobrepostas, de canto e em T. Para chapas com menos de 1 mm de espessura, também podem ser usadas juntas flangeadas. Quando a espessura da chapa for superior a 4 mm, devem ser usadas ranhuras em V (para juntas de topo de tubos de 2 a 3 mm, são necessárias ranhuras em V). As ranhuras em U também podem ser usadas para juntas de topo de tubos de paredes espessas.

2) Limpeza antes da soldagem

A limpeza pré-soldagem é extremamente importante para garantir a qualidade da junta na soldagem TIG. Sob a proteção de gás inerte, o metal fundido não passa por reações metalúrgicas significativas e a oxidação e os contaminantes não podem ser removidos por desoxidação.

Portanto, antes da soldagem, as superfícies das ranhuras da peça de trabalho, os dois lados da junta e o arame de enchimento devem ser limpos com um solvente orgânico (gasolina, acetona, tricloroetileno, tetracloreto de carbono etc.) para remover óleo, umidade, poeira e películas de óxido.

Para materiais em que a camada de óxido da superfície tem uma forte ligação com a camada de base, como aço inoxidável aço e liga de alumínioPara remover a camada de óxido, devem ser usados métodos mecânicos.

Normalmente, são usadas escovas de arame de aço inoxidável ou escovas de arame de cobre, rebolos finos ou cintas de lixa.

3) Tipo e polaridade da fonte de alimentação

O tipo e a polaridade da fonte de alimentação podem ser selecionados com base no material da peça de trabalho, conforme mostrado na tabela abaixo.

Seleção do tipo e da polaridade da fonte de alimentação

Ao usar o eletrodo positivo de corrente contínua (DCEP), a peça de trabalho é conectada ao polo positivo, que está em uma temperatura mais alta, adequada para soldar peças de trabalho grossas e metais que dissipam o calor rapidamente.

A haste de tungstênio é conectada ao polo negativo, que está em uma temperatura mais baixa, o que pode aumentar a corrente permitida e minimizar o desgaste do eletrodo de tungstênio.

Com o eletrodo de corrente contínua negativa (DCEN), o eletrodo de tungstênio é conectado ao polo positivo, o que resulta em alto desgaste do eletrodo, por isso é raramente usado.

Na soldagem com gás inerte de tungstênio de corrente alternada (AC TIG), durante a meia onda em que a peça de trabalho é negativa e o eletrodo de tungstênio é positivo, o cátodo tem o efeito de remover a película de óxido, conhecido como o efeito de "limpeza do cátodo".

Ao soldar alumínio, magnésio e suas ligas, que têm uma película densa de óxido de alto ponto de fusão em sua superfície, se essa película de óxido não puder ser removida, ela causará defeitos como fusão incompleta, inclusão de escória, enrugamento na superfície da solda e porosidade interna.

A meia onda em que a peça de trabalho é positiva e o eletrodo de tungstênio é negativo pode resfriar o eletrodo de tungstênio para reduzir o desgaste. Portanto, a soldagem AC TIG é comumente usada para soldar alumínio, magnésio e suas ligas altamente oxidantes.

4) Diâmetro do eletrodo de tungstênio

O diâmetro do eletrodo de tungstênio é selecionado principalmente com base na espessura da peça de trabalho, no tamanho da corrente de soldagem e na polaridade da fonte de energia.

A seleção inadequada do diâmetro do eletrodo de tungstênio pode resultar em um arco instável, desgaste severo da haste de tungstênio e inclusão de tungstênio na solda. (Composição do eletrodo de tungstênio: Como eletrodo, o eletrodo de tungstênio é responsável pela condução da corrente, pela ignição do arco e pela manutenção do arco.

O tungstênio é um metal refratário (ponto de fusão 3410±10°C) com resistência a altas temperaturas (ponto de ebulição 5900°C), boa condutividade elétrica e forte capacidade de emitir elétrons, o que torna as hastes de tungstênio adequadas para uso como eletrodos).

5) Corrente de soldagem

A corrente de soldagem é selecionada principalmente com base na espessura da peça de trabalho e na posição espacial. Correntes de soldagem muito grandes e muito pequenas podem resultar em má formação da solda ou defeitos de soldagem.

Portanto, dentro da faixa de correntes de soldagem permitidas para diferentes diâmetros de eletrodo de tungstênio, a corrente de soldagem deve ser selecionada corretamente, conforme mostrado na tabela abaixo.

Faixas de corrente permitidas para eletrodos de tungstênio de diferentes diâmetros (com óxidos)

Forma da ponta do eletrodo de tungstênio e faixa de corrente

6) Tensão do arco

A tensão do arco é determinada pelo comprimento do arco. À medida que a tensão aumenta, a largura da solda aumenta ligeiramente, enquanto a penetração diminui.

Ao coordenar a corrente de soldagem e a tensão do arco, a forma da solda pode ser controlada. Quando a tensão do arco é muito alta, é fácil produzir falta de fusão e o efeito de proteção do argônio piora.

Portanto, o comprimento do arco deve ser minimizado o máximo possível sem causar um curto-circuito. A faixa usual de tensão do arco para a soldagem a arco de tungstênio-argônio é de 10 a 24 volts.

7) Fluxo de gás argônio

Para proteger de forma confiável a área de soldagem contra a poluição do ar, deve haver um fluxo suficiente de gás de proteção. Quanto maior for o fluxo de gás argônio, maior será a capacidade da camada protetora de resistir à influência do fluxo de ar.

No entanto, quando a taxa de fluxo é muito grande, não apenas o argônio é desperdiçado, mas o fluxo de gás de proteção também pode formar turbulência, trazendo ar para a área protegida e reduzindo o efeito de proteção.

Portanto, a taxa de fluxo do argônio deve ser selecionada corretamente. A taxa de fluxo do gás geralmente pode ser determinada pela seguinte fórmula empírica:

Q = (0,8 - 1,2) D

Onde:

• Q é a taxa de fluxo de gás argônio, L/mm
• D é o diâmetro do bocal, em mm.

(Pureza do argônio: Metais diferentes exigem diferentes purezas de argônio. Por exemplo, para soldar aço resistente ao calor, aço inoxidável, cobre e ligas de cobre, a pureza do argônio deve ser superior a 99,70%; para soldar alumínio, magnésio e suas ligas, a pureza do argônio deve ser superior a 99,90%; para soldar titânio e suas ligas, a pureza do argônio deve ser superior a 99,98%. A pureza do argônio industrial produzido internamente pode chegar a 99,99%, portanto, a purificação geralmente não é considerada na produção real).

8) Velocidade de soldagem

Quando a velocidade de soldagem aumenta, o fluxo de gás argônio também deve aumentar proporcionalmente. Se a velocidade de soldagem for muito rápida, devido à resistência do ar que afeta o fluxo de gás de proteção, a camada protetora pode se desviar do eletrodo de tungstênio e da poça de fusão, deteriorando assim o efeito de proteção.

Ao mesmo tempo, a velocidade de soldagem afeta significativamente a formação da solda. Portanto, deve ser selecionada uma velocidade de soldagem adequada.

9) Diâmetro do bocal

Quando o diâmetro do bocal é aumentado, o fluxo de gás deve ser aumentado ao mesmo tempo. Nesse momento, a área de proteção é maior e o efeito de proteção é melhor.

No entanto, quando o bocal é muito grande, não só o consumo de argônio aumenta, mas a tocha pode não conseguir entrar, ou pode obstruir a linha de visão do soldador e dificultar a observação da operação.

Portanto, o diâmetro do bocal para a soldagem geral com arco de tungstênio e argônio é melhor entre 5 e 14 mm.

Além disso, o diâmetro do bocal também pode ser selecionado de acordo com a fórmula empírica:

D = (2,5 - 3,5) d

Onde:

• D é o diâmetro do bocal (geralmente o diâmetro interno), em mm;
• d é o diâmetro do eletrodo de tungstênio, mm.

10) Distância entre o bocal e a peça de trabalho

Aqui, estamos nos referindo à distância entre a face final do bocal e a peça de trabalho. Quanto menor for essa distância, melhor será o efeito de proteção.

Portanto, a distância entre o bocal e a peça de trabalho deve ser a menor possível, mas se for muito pequena, a operação e a observação serão inconvenientes. Portanto, a distância usual entre o bocal e a peça de trabalho é de 5 a 15 mm.

11) Comprimento da extensão do eletrodo de tungstênio

Para evitar que o calor do arco danifique o bocal, a extremidade do eletrodo de tungstênio se projeta para fora do bocal. A distância da extremidade do eletrodo de tungstênio até a face do bocal é chamada de comprimento da extensão do eletrodo de tungstênio.

Quanto menor for o comprimento da extensão do eletrodo de tungstênio, mais próxima será a distância entre o bocal e a peça de trabalho e melhor será o efeito de proteção, mas, se for muito próxima, dificultará a observação da poça de fusão.

Normalmente, ao soldar uma junta de topo, é melhor usar um eletrodo de tungstênio com extensão de 3 a 6 mm. Ao soldar uma junta de fileteSe o eletrodo de tungstênio tiver um comprimento de extensão de 7 a 8 mm, é melhor.