Introdução
O processo de soldagem arame tubular (ou FCAW) é uma soldagem a arco que produz a coalescência de metais pelo aquecimento destes com um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo metálico tubular, contínuo, consumível e o metal de base.A proteção do arco e do cordão é feita por um fluxo de soldagem contido dentro do eletrodo, que pode ser suplementado por uma proteção gasosa adicional fornecida por uma fonte externa.
Obs.: FCAW é a sigla em inglês: Flux Cored Arc Welding.
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 por Arame Tubular (FCAW). Para saber sobre os outros processos de soldagem siga o link.
Fundamentos do processo
A soldagem com arame tubular foi desenvolvida visando unir as vantagens do processo MIG / MAG (semi-automático ou automático) com as do processo com eletrodo revestido (revestimento fusível formador de gases protetores, escória, elementos de liga, etc.).Deste modo o arame eletrodo maciço foi substituído por outro, composto de um arame tubular com alma de fluxo fusível, semelhante ao utilizado no arco submerso.
Existem dois tipos de arames tubulares:
Autoprotegido
Onde a proteção do arco e da poça de fusão é feita unicamente pela queima do fluxo em pó, contido no núcleo do arame. Ou seja SEM gás adicional de proteção.A petrobras tem posto limitações para o uso do autoprotegido.
Proteção adicional de gás
Onde, além dos gases gerados pelo fluxo, é utilizado um gás adicional para a proteção, que flui pelo mesmo bocal de onde emerge o arame tubular. Os gases normalmente utilizados são:- 100% CO2 (Mais comum)
- Ar+ 2% de O2
- Ar + 18 a 25% de CO2
Pela utilização de arames de maior diâmetro e faixas mais altas de corrente elétrica têm-se, em comparação com o processo MIG/MAG, elevadas taxas de deposição, juntamente com boa penetração e velocidades de soldagem altas.
Por este motivo acaba sendo o mais comum nas fábricas que utilizam a soldagem como processo de fabricação principal.
Assim como os arames maciços, utilizados nos processos MIG/MAG, o arame tubular também é embalado numa forma contínua (bobinado).
Por esta razão, eles podem ser empregados tanto em processos semi-automáticos como em processos automáticos. Em ambos os processos, o arame tubular é alimentado automaticamente através de uma pistola.
No processo semi-automático, o soldador controla a inclinação e a distância da pistola à peça, bem como a velocidade de deslocamento e a manipulação do arco.
O equipamento para o processo com arame tubular é bastante próximo do utilizado no processo MIG/MAG. Porém devem ser feitas as seguintes ressalvas:
- A fonte tem capacidade de gerar maior intensidade de corrente;
- As pistolas, em casos onde a intensidade de corrente seja elevada, são, usualmente refrigeradas com água ou ar;
- No processo autoprotegido o sistema de gás de proteção é inexistente.
Tipos de transferência metálica
As transferências metálicas no processo arame tubular, além de serem em função dos parâmetros de soldagem empregados, são também em função do gás ou mistura gasosa utilizada. Neste processo têm-se os seguintes tipos de transferências:Curto-circuito
Caracterizada pelo constante processo de extinção e reacendimento do arco elétrico. Este tipo de transferência permite a soldagem em todas as posições, com o inconveniente de gerar uma grande quantidade de respingos.Globular
É a transferência metálica típica produzida pelos arames tubulares; ocorre à correntes mais baixas que na transferência por spray. Existe grande incidência de respingos de metal fundido.Por spray ou pulverização
Ocorre quando são estabelecidas altas intensidades de correntes e altas tensões do arco em relação a um determinado diâmetro de arame. Por produzir uma elevada taxa de deposição, a transferência por spray restringe-se apenas à posição plana.Um problema gerado por este tipo de transferência metálica é a possibilidade de ocorrência de falta de fusão, devido ao jato metálico ser dirigido para regiões que não tenham sido suficientemente aquecidas.
A transferência por spray é a mais comum no FCAW pois a intenção é soldar mais rápido e, para isso, normalmente aumenta-se a corrente.
Por arco pulsante (ou pulsada)
É uma transferência tipo spray sintético obtido pela pulsação da corrente entre dois níveis pré-estabelecidos: uma corrente de base baixa o suficiente para manter estável o arco elétrico e resfriar a poça de fusão e uma corrente de pico, superior a corrente de transição globular – spray.Por este motivo a energia de soldagem é baixa, facilitando a soldagem com arames de grandes diâmetros fora da posição plana.
Tipos e funções dos consumíveis
Na soldagem com arame tubular os consumíveis utilizados são:Eletrodos
São arames tubulares ocos com alma formada por um fluxo fusível de baixo teor de hidrogênio. Quando o gás protetor for de natureza ativa, devem estar presentes na composição química do eletrodo elementos desoxidantes, tais como o Mn, e o Si. No caso dos arames autoprotegidos, existe na composição química do fluxo a presença do AI. Note o interior do arame da figura abaixo.
As especificações AWS A5.20 e A5.29 classificam arames tubulares para aços C-Mn e baixa liga respectivamente. Para aços inoxidáveis são utilizados arames classificados pela AWS A5.22
Gases de proteção
Dentre as diversas opções de gases disponíveis utiliza-se mais frequentemente o gás CO2 e misturas destes com o Argônio. Os mesmos são utilizados se requeridos pela especificação do eletrodo.Características e aplicações
A soldagem com arame tubular tem como principal característica a elevada taxa de deposição, o que, aliado a uma solda de boa qualidade, tem tido uma vasta aplicação nas diversas áreas da indústria.Um cuidado especial deve ser tomado pelo soldador durante a remoção da escória formada sobre cada passe depositado; a fim de evitar inclusões na junta soldada.
Descontinuidades induzidas pelo processo
O inspetor de solda deve ficar atento as seguintes descontinuidades:Falta de fusão
Ligada à transferência por curto-circuito (devido ao baixo aporte térmico).Falta de penetração
Também ligada à transferência por curto-circuito, podendo ainda surgir por preparação inadequada do chanfro ou erro na configuração da junta escolhida pelo projeto.Inclusão de escória
Deficiência do soldador no processo de remoção da escória, alta velocidade, soldagem, projeto inadequado da junta.Mordedura
Inabilidade do soldador ou corrente elevada combinada com baixa velocidade de soldagem.Poros e porosidade
Surgem quando a velocidade de soldagem é elevada, não permitindo a difusão dos gases pelo cordão. Na soldagem com proteção gasosa, pode ser causado por uma vazão de gás inadequada ou por ventos no local de soldagem, o que impede uma proteção efetiva da poça de fusão.Podem ocorrer ainda quando são utilizadas misturas ricas em Argônio em soldagem de chapas grossas. Voltagens elevadas utilizadas na soldagem.
Sobreposição
Ligada à transferência por curto-circuito ou inabilidade do soldador.Trincas
Normalmente são oriundas de técnicas de soldagem elou preparação inadequadas. As impurezas do metal de base ou do consumível podem formar componentes durante a soldagem que levam a formação de trincas após o resfriamentoObs.: A dinâmica de formação das trincas é cobrada apenas nas provas de N2 da FBTS.
Condições de proteção individual
Os equipamentos de proteção individual (EPI) são os mesmos utilizados em outros processos de soldagem a arco elétrico. Devido as radiações emitidas serem de maior intensidade, os filtros utilizados deverão ter uma densidade maior.O processo de soldagem com arame tubular gera uma grande quantidade de fumaça. Deste modo o ambiente deverá ter boa aeração preferencialmente através de exaustores.
Resumo da soldagem por arame tubular
A figura a seguir contém um resumo das principais informações sobre o processo arame tubular.
Links, referências e processos relacionados
Gostou deste artigo sobre arame tubular? O processo MIG MAG é bem similar:O que é soldagem MIG, MAG ou GMAW?
Tava difícil de acompanhar? Que tal uma introdução a soldagem?
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