Soldagem a arco (MIG/MAG, TIG, eletrodo revestido)

Fusão: um arco elétrico funde as bordas e, em geral, um metal de adição

A soldagem a arco une peças de metal fundindo suas bordas com um arco elétrico, de modo que elas escorrem juntas e solidificam como uma peça só. É a forma mais comum de unir aço, de quadros de bicicleta e reboques a pontes e navios. Os outros métodos de soldagem por fusão deste capítulo refinam a mesma ideia: fundir, misturar, solidificar.

Foto: William M. Plate Jr., Public domain, via Wikimedia Commons

Soldagem a arco · vista lateral do MIG/MAG com detalhes de TIG e eletrodo revestidoOs números circulados correspondem às etapas abaixo. As duas caixas à direita mostram como a soldagem TIG e a com eletrodo revestido mudam as etapas 4 e 5.

Soldagem a arco (MIG/MAG, TIG, eletrodo revestido) em um minuto, por MecMade

Como funciona

Feche o circuito. Uma fonte de energia envia corrente por um cabo até a tocha, e uma garra de aterramento na peça a leva de volta. Os ajustes típicos vão de dezenas a algumas centenas de amperes em apenas cerca de 10–35 volts.
Abra o arco. Quando o arame toca o metal e recua, forma-se um arco elétrico (uma faísca contínua através de um gás quente e condutor de eletricidade). Ele chega a vários milhares de graus Celsius.
Funda uma poça. O arco funde as bordas das duas peças em uma pequena poça de metal líquido, a poça de fusão. Para comparar, o aço funde a cerca de 1.500 °C.
Alimente o metal de adição. No MIG/MAG, um motor empurra um arame fino pela tocha sem parar. A ponta dele funde no arco e pinga na poça, acrescentando metal para preencher a junta.
Proteja a poça. O gás que sai do bocal afasta o ar. Sem ele, o oxigênio e o nitrogênio causariam porosidade (bolhas de gás aprisionadas) e soldas frágeis.
Avance e solidifique. O soldador ou um robô move a tocha ao longo da junta. Atrás dela, a poça solidifica em um cordão (a crista elevada de metal de solda) que é uma peça só com as duas partes.

Três variantes, um só princípio. O MIG/MAG (metal inert gas / metal active gas) alimenta o arame automaticamente sob argônio ou uma mistura de argônio e CO2. O TIG (tungsten inert gas) usa um eletrodo de tungstênio que não funde, enquanto o soldador mergulha na poça uma vareta de adição separada. A soldagem com eletrodo revestido usa uma vareta coberta de fluxo (um pó químico) que queima para criar seu próprio gás de proteção e uma crosta chamada escória.

Dados-chave

Materiais: Aços-carbono e inoxidáveis (nas três variantes); ligas de alumínio, titânio, cobre e níquel, sobretudo com TIG ou MIG
Peças típicas: Estruturas de aço, chassis de carros, tubulações, tanques, cascos de navios, pontes, quadros de bicicleta
Tamanho da peça: De chapa com cerca de 0,5–1 mm de espessura (TIG) a placas com mais de 100 mm (muitos passes); conjuntos de qualquer tamanho
Precisão: Cerca de ±1 mm em um conjunto soldado; a distorção por calor é o principal limite, por isso faces de precisão são usinadas depois
Acabamento superficial: Cordão elevado e ondulado; respingos (MIG) ou escória (eletrodo revestido) a limpar; esmerilhado rente quando a aparência importa
Tamanho de lote adequado: De peças únicas e reparos até a produção em massa com robôs
Custo de ferramental e máquinas: De algumas centenas a alguns milhares de dólares para um equipamento manual; cerca de US$ 100.000 ou mais para uma célula robotizada
Velocidade: Normalmente 0,1–0,5 m de solda por minuto à mão; o TIG é o mais lento, os robôs os mais rápidos

Pontos fortes e limites

Pontos fortes

Une quase qualquer aço, e a maioria dos outros metais com TIG
Equipamento barato e portátil; o eletrodo revestido funciona ao ar livre e com vento
Uma boa solda pode ser tão resistente quanto as peças que une
Funciona em qualquer escala, de quadros de bicicleta a navios

Limites

O calor empena peças finas e altera o metal ao lado da solda (a zona afetada pelo calor)
A qualidade depende da habilidade do soldador ou de um robô bem ajustado
Fumos, luz UV intensa e respingos exigem ventilação e equipamento de proteção
Defeitos ocultos (porosidade, trincas, falta de fusão) exigem inspeção em peças críticas

Onde é usado

Construção civilVigas e pilares de aço, vigas de pontes
AutomotivoChassis, braços de suspensão, sistemas de escapamento (MIG robotizado)
EnergiaOleodutos e gasodutos, vasos de pressão, seções de torres eólicas
Construção navalChapas de casco, conveses e cavernas
Aeroespacial e equipamentos de alimentosPeças finas de aço inoxidável e alumínio (TIG)
Reparo e agriculturaReparos de campo em máquinas com eletrodo revestido

Como reconhecê-lo

Um cordão elevado ao longo da junta com ondulações finas em meia-lua; cordões TIG bem feitos parecem uma fileira de moedas empilhadas.
Pequenas bolinhas de metal (respingos) coladas ao lado das soldas MIG.
Cor de palha, azul ou arco-íris, causada pelo calor, no aço inoxidável ao lado da solda.
Cordões mais rugosos, com escória vítrea sobrando, nas soldas com eletrodo revestido.

Compare com

Soldagem por resistência a ponto7.2prende chapas sobrepostas e as solda em pontos com corrente e pressão; sem arco, sem metal de adição, uma fração de segundo por ponto.Soldagem a laser7.4um feixe focalizado faz soldas estreitas e profundas com muito menos calor e distorção, mas o equipamento custa bem mais.Brasagem e soldagem branda7.3as peças nunca fundem; um metal de adição de ponto de fusão mais baixo escorre para dentro da folga, então as juntas são mais fracas, mas o dano por calor é pequeno.

Assista

TimWelds · Como as variantes diferem, lado a lado

Miller Welders · A tocha MIG, a alimentação de arame e a poça de fusão de perto

DIY PRO · Tungstênio, vareta de adição e arco em close

FANUC America · Robôs soldando uma peça grande em uma célula de fábrica

Veja fotos reais

Wikipedia: Soldagem a arco — visão geral com fotos de soldadores, tochas e cordões
Wikipedia: Soldagem a arco com gás de proteção (GMAW) — tochas MIG/MAG, montagens e closes de solda
Wikipedia: Soldagem a arco com eletrodo de tungstênio (GTAW) — tochas TIG, eletrodos de tungstênio e fotos do arco
Busca de fotos no Wikimedia Commons

Lembre-se

Um arco elétrico funde as duas bordas, em geral com um metal de adição, em uma única poça que solidifica e forma a junta.
O gás de proteção ou o fluxo mantém o ar longe do metal quente; sem isso, as soldas ficam porosas e frágeis.
O MIG/MAG é rápido e fácil, o TIG é lento e preciso, o eletrodo revestido é robusto e portátil.