A química da formação do cordão na soldagem TIG

Abstract

Resumo IntroduçãoUma tendência para a mecanização e automatização de operações de soldagem vem ocorrendo de forma intensa nas últimas décadas. Paralelamente, avanços significativos em técnicas de modelagem possibilitaram uma verdadeira revolução no estudo e na simulação de processos industriais, o que acabou por alcançar, também, o campo da soldagem. Apesar de tudo isto, as operações de soldagem ainda guardam muito de empirismo e magia que teimosamente resiste aos avanços da automação e da simulação matemática.Tradicionalmente, a evolução do formato de um cordão de solda é analisada em função das características da fonte de calor e das propriedades termofísicas e geométricas da peça sendo soldada. Regras práticas relacionando a penetração e a largura do cordão com a corrente e a tensão de soldagem respectivamente estão bem estabelecidas e são bem conhecidas. Em alguns casos, efeitos específicos, como o da transferência de metal no processo MIG/MAG, estão, também, relativamente bem estabelecidos. Em contraste, para um processo aparentemente mais simples como é o caso da soldagem TIG, variações expressivas e surpreendentes no formato do cordão foram associadas com mudanças relativamente discretas no processo de soldagem e nos materiais usados. Embora sejam conhecidos e intensamente estudados nas últimas quatro ou cinco décadas, este fenômeno e outros similares ainda causam efeitos surpreendentes e são motivo de debate quanto aos seus mecanismos atuantes.O processo de soldagem a arco TIG (ou GTAW) é muito usado na soldagem de materiais mais sofisticados, incluindo aços inoxidáveis e ligas de metais reativos, e quando um bom acabamento e uma elevada qualidade das soldas são requeridos. Frequentemente, o processo é aplicado de forma mecanizada ou automatizada. Especialmente nestes casos, variações expressivas no formato do cordão associadas, por exemplo, com mudanças pequenas de composição química do metal base, usualmente dentro do permitido por normas técnicas, são altamente indesejáveis.Por outro lado, o processo de soldagem TIG apresenta, em sua forma usual de utilização, uma limitação quanto à máxima espessura soldável, particularmente em juntas sem chanfro, e uma taxa de deposição menor do que as comumente obtidas com processos de soldagem a arco com eletrodo consumível. Estas características tendem a limitar a utilização desse processo para soldagem de peças relativamente finas ou para casos especiais em que as características do material usado ou as demandas da aplicação justifiquem o seu uso em juntas de maior espessura. Assim, a possibilidade de manipular a penetração da solda, par-

Efectos de los Active Flux sobre Soldaduras GMAW Aplicadas a un Acero AISI/SAE 1020

“…Ahora, en cuanto al flux de SiO2, que también presentaría cierta descomposición de oxígeno hacia la atmósfera protectora, al igual que para el charco de fusión, lo que estaría generando en éste último, el llamado efecto Marangoni, que prevalece en los flux a base de oxígeno, justificando así, los grandes valores en la penetración [8,18]. Por último, en la Figura 12 se observa que el elevado refuerzo en el cordón de SiO2 está asociado de igual forma con la mayor deposición de metal y en el mismo efecto Marangoni, que no permitió que el metal se expandiera a lo ancho de la placa.…”

“…Esta variante del proceso es conocida como A-GMAW y consiste en la adición de una fina capa de óxidos o halógenos sobre el metal base a soldar. No obstante, es una aplicación nueva y poco explorada para este tipo de soldadura, pues sus bases radican en el proceso A-TIG (variante del proceso GTAW), en donde las investigaciones han sido mayores y se han encontrado efectos repetitivos en cambios morfológicos del cordón de soldadura, tanto en apariencia, como en ancho y penetración, alcanzado aumentos de casi 100% en esta última característica [6][7][8]. En los escasos estudios realizados con A-GMAW, los autores han observado que los flux generan modificaciones en las variables operacionales, que terminan en alteraciones del periodo y frecuencia de la transferencia metálica, así como en cambios morfológicos del cordón [6,9].…”

Avaliação da Ocorrência de Constrição Mecânica do Arco na Soldagem A-TIG de Aços Inoxidáveis Austeníticos

“…Berthier et al [31] mostram que ocorre a deflexão lateral do cordão quando apenas um lado da junta recebe o fluxo, sendo esta deflexão em direção ao lado da junta sem fluxo. Segundo Modenesi [11], esta deflexão é similar à observada na soldagem de uma junta com corrida de um aço inoxidável austenítico com diferentes teores de enxofre, a qual é comumente associada à convecção de Marangoni.…”

“…O efeito Marangoni é provavelmente o mecanismo mais citado atualmente para explicar o aumento de penetração observado na soldagem A-TIG com fluxos que contém óxidos em aços inoxidáveis austeníticos [11]. Contudo, diversos trabalhos consideram outros mecanismos, particularmente aqueles ligados à constrição do arco, como os maiores causadores do aumento de penetração [12,13].…”

The Effect of the Use of PTFE as a Covered-Electrode Binder on Metal Transfer

“…Although there are, to the authors' knowledge, no studies that specifically investigate the effect of fluoride ions on the forces responsible for metal transfer, Chen et al [6] reported that an increase in fluorite content in electrode coatings caused an increase in surface tension, making it more difficult for drops to detach from the electrode. Reviewing activated TIG (A-TIG) welding, Modenesi [10] discusses the theories that explain the increased penetration of the bead when fluxes, such as fluorites, are used. The presence of negative ions changes the shape of the bead and the electromagnetic pressure on the arc.…”