O que é soldagem eletrogás (EGW)?

Introdução

A soldagem eletrogás é uma variação dos processos MIG/MAG e do processo de soldagem a arco com Arame Tubular. Da mesma forma que no processo Eletroescória, a soldagem por Eletrogás utiliza sapatas de retenção para confinar a poça de fusão na soldagem na posição vertical.

A formação da atmosfera protetora e a transferência do metal são idênticas ao processo MIG/MAG. Uma proteção adicional pode ou não ser utilizada pela injeção de um gás ou de uma mistura de gases provenientes de uma fonte externa.

Os aspectos mecânicos do processo eletrogás são similares aos do processo eletroescória e, como este, uma vez iniciado continua até se completar a solda.

Este artigo pressupõe que você já tem noções sobre soldagem. Precisa de uma introdução sobre soldagem ou um material sobre o que é soldagem?

Obs.: Aqui falo apenas do processo de soldagem eletrogás (EGW). Para saber sobre os outros processos de soldagem siga o link.

Como ocorre a soldagem no processo eletrogás

A soldagem normalmente é feita num único passe.

Para o início da operação um eletrodo consumível em forma de arame, sólido ou tubular, é alimentado numa cavidade formada pelas faces do chanfro das peças a serem soldadas e pelas sapatas de retenção. Um arco elétrico se inicia entre o eletrodo e uma chapa situada na parte inferior da junta.
O calor do arco funde as faces do chanfro e o eletrodo que é alimentado de maneira continua.

Os metais fundidos proveniente do metal de adição e do metal de base fundidos formam uma poça de fusão abaixo do arco e se solidifica.

O eletrodo pode oscilar horizontalmente através da junta, principalmente em juntas mais espessas de maneira a distribuir de maneira mais uniforme o calor e o metal de adição.

A medida que a solda se solidifica uma ou ambas as sapatas se movem para cima junto com o cabeçote de soldagem de modo a dar continuidade à solda. Embora o eixo da seja vertical, a posição de soldagem é a posição plana, com deslocamento vertical.

Muitos tem dificuldade para diferenciar a soldagem eletroescória do eletrogás. Para facilitar a memória, lembre que o eletrogás tem "Gás" no nome e é como um GMAW na eletroescória.

Equipamentos de soldagem

O equipamento básico para a soldagem eletrogás é similar ao convencional da soldagem por eletroescória. A diferença fundamental é a introdução do gás de proteção do arco e da poça de metal fundido, quando o gás de proteção é necessário (na soldagem eletrogás com arame tubular, o gás de proteção nem sempre é necessário.

Basicamente, os componentes de soldagem eletrogás são:

  • Fonte de energia de corrente contínua
  • Sapatas refrigeradas com água para conter a solda fundida;
  • Uma pistola de soldagem;
  • Dispositivo para alimentar o arame;
  • Um mecanismo para oscilar pistola na soldagem;
  • Equipamento para suprir o gás de proteção quando usado.

Num sistema típico de soldagem eletrogás, os componentes essenciais, com exceção da forma de energia, são incorporados num único conjunto (cabeçote de soldagem) que se move verticalmente para cima, acompanhando a progressão da soldagem. Dispositivos de controle para fluxo de água, pressão horizontal, nas sapatas retentoras, oscilação da pistola de soldagem, alimentador de arame, e movimento vertical são similares aos usados no processo de soldagem com eletroescória.

Fonte de Energia

A fonte de energia pode ser tanto do tipo tensão constante como do tipo corrente constante. Quando uma unidade de tensão constante é utilizada, o deslocamento vertical pode ser controlado manualmente ou por dispositivo, tal como uma célula foto-elétrica, que detecta a altura da subida da poça de fusão.

Com fontes de energia tipo tensão variável (corrente constante), o deslocamento variável (corrente constante), o deslocamento vertical pode ser controlado pela variação do arco elétrico.

Alimentador de Arame

É similar ao utilizado nos processos de soldagem automática MIG/MAG e com arame tubular. O alimentador deve ser capaz de suprir o eletrodo a altas velocidades e de endireitar o arame tomando sua extremidade reta.

Pistola de Soldagem

A pistola de soldagem para soldagem eletrogás efetua as mesmas funções daquelas das soldagens MIG/MAG e com arame tabular. Ela guia o eletrodo para a posição desejada na abertura da junta e transmite a corrente de soldagem para o eletrodo, e, em algumas aplicações, ela fornece gás de proteção ao redor do eletrodo e do arco.

A principal diferença entre uma pistola de eletrogás e as da soldagem MIG/MAG ou arame tubular, é a limitação na dimensão paralela à abertura da raiz entre chapas, pois o bocal da pistola deve se adaptar nesta abertura estreita. A largura da pistola é frequentemente limitada a 10mm para que possa ter um deslocamento horizontal adequado.

Sapatas de Retenção

Tal como na soldagem por eletroescória, sapatas são usadas para reter a poça de fusão. Usualmente ambas as sapatas movem-se para cima com a progressão da soldagem. Em algumas soldagens uma das sapatas pode ser um cobre-junta estacionário. Para prevenir que a poça de fusão incorpore o cobre das sapatas, estas são refrigeradas a água para não se fundirem.

Tipos e funções dos consumíveis – eletrodos e gases

Há dois tipos de eletrodos usados na soldagem eletrogás, a saber:

  • Arame tubular (com fluxo interno);
  • Arames sólidos;

Os dois tipos de eletrodos são usados comercialmente. A especificação AWS A 5.26 cobre os requisitos desses eletrodos para a soldagem de aços carbono e de baixa liga.

Para soldagem de aço com arame tubular, o CO2 é o gás de proteção normalmente usado. A mistura de 80% argônio e 20% CO2 é normalmente usada para soldagem de aço com eletrodos sólidos.

Alguns eletrodos tubulares são do tipo auto-protegido. Quando fundidos, os fluxos geram uma proteção gasosa para proteger o metal de adição e o metal de solda fundido.

Características e aplicações

A soldagem eletrogás é usada para a união de chapas espessas que devem ser soldadas na posição vertical ou que podem ser posicionadas verticalmente para a soldagem. A soldagem é feita usualmente num só passe.

A viabilidade econômica depende da espessura da chapa e do comprimento da junta. O processo é usado principalmente para a soldagem de aços carbono e aços liga, mas também é aplicável a aços inoxidáveis austeníticos, e outros metais e ligas que são soldáveis pelos processos MIG/MAG. A espessura do metal de base pode variar numa faixa de 10 a 100 mm. Usualmente, quando a espessura é superior a 75 mm, o processo de soldagem eletroescória é mais recomendado que o processo eletrogás.

Quanto maior a junta a ser soldada, maior é a eficiência deste processo. Para soldagem de campo, por exemplo, juntas verticais de tanques de armazenamento de grande porte o processo elimina o grande trabalho e o custo da soldagem manual. As variáveis de soldagem do processo eletrogás são similares às do processo por eletroescória.

A energia normalmente usada, no processo eletrogás, é de corrente contínua, polaridade inversa. Fontes de energia usadas para soldagem eletrogás são usualmente na faixa de 750 a 1000A para ciclo de trabalho de 100% (uso contínuo).

Neste processo, o calor do arco elétrico deve ser aplicado uniformemente através da junta com chapas de 30 a 100 mm de espessura, a pistola de soldagem é oscilada horizontalmente sobre a poça de fusão para realizar uma deposição uniforme do metal e as fusões completam ambas as partes da raiz. A oscilação horizontal não é usualmente necessária para chapas menores que 30 mm de espessura.

Descontinuidades induzidas pelo processo de soldagem eletrogás

A soldagem eletrogás é basicamente um processo de soldagem MIG/MAG ou com arame tubular.
Todas as descontinuidades encontradas nas soldas feitas pelos dois processos podem ser encontradas em soldas feitas com a soldagem eletrogás. Entretanto a causa de algumas descontinuidades, tal como falta de fusão, pode ser diferente na soldagem eletrogás.

Soldas feitas com processo de soldagem eletrogás sob condições normais de operação resultam em soldas de alta qualidade e livres de descontinuidades prejudiciais.

O inspetor de soldagem deve ficar atento a essas descontinuidades:

Inclusões de Escória

O processo é usualmente num só passe, e assim a remoção da escória não é requerida. A velocidade de solidificação da solda é relativamente baixa. Há um tempo grande disponível para a escória fundida flutuar para superfície da poça de fusão.

Entretanto, quando é utilizada a oscilação do eletrodo, a escória pode solidificar-se parcialmente perto de uma sapata enquanto o arco está perto da outra sapata. Quando o arco retorna, a escória pode ser incorporada se ela não é refundida.

Porosidade

Eletrodos tubulares contêm elementos desoxidantes e desidratantes na alma. Uma combinação do gás de proteção e compostos formadores de escória da alma do eletrodo, usualmente produz uma solda sã, livre de porosidade.

Contudo, se algo interfere com a cobertura do gás de proteção podem resultar porosidades. Outras causas da porosidade podem ser correntes excessivas de ar, vazamento de água nas sapatas de retenção e elétrodos ou gás de proteção contaminado.

Trincas

Não ocorrem em condições normais de soldagem. O aquecimento e resfriamento relativamente lentos da solda reduzem consideravelmente o risco do desenvolvimento de trincamento a frio (pelo hidrogênio).

As trincas podem se formar a altas temperaturas, junto com, ou imediatamente após, a solidificação. Elas estão localizadas próximo ao centro da solda (Trincamento a quente).

Trincas na solda podem ser evitadas pela modificação da característica de solidificação da solda. Isto pode ser realizado pela alteração da forma da poça de fusão, através de mudanças apropriadas nas variáveis de soldagem.

A tensão do arco deve ser aumentada, e a amperagem e a velocidade de deslocamento decrescido. Frequentemente, o aumento na abertura da raiz entre chapas pode ajudar, embora isto possa não ser econômico.

Se trincas são causadas pelo alto carbono ou alto enxofre no aço, a penetração do metal de base deve ser mantida baixa para minimizar a diluição do metal de base na solda. Além disso, um eletrodo com alto teor de manganês pode ser usado para soldagem de aços de alto enxofre.

Além dessas descontinuidades temos que observar:
  • A alta taxa de deposição deste processo implica em alto risco de falta de fusão;
  • A soldagem eletrogás, a exemplo da soldagem por eletroescória, apresenta o problema do superaquecimento: a granulação grosseira da solda e de regiões adjacentes apresenta propriedades deficientes no que se refere à tenacidade. Pode ser necessário um tratamento térmico após a soldagem.

Resumo da soldagem eletrogás

A figura a seguir resume as principais características do processo de soldagem eletrogás.

Links, referências e processos relacionados

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O que é soldagem por Eletroescória (ESW)?

Tava difícil de acompanhar? Que tal uma introdução a soldagem?

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Soldagem: O que é soldagem eletrogás (EGW)?
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