Processo de soldagem GTAW (TIG)

O que é TIG?

O processo de soldagem TIG (do inglês Tungsten Inert Gas), denominado como GTAW (do inglês Gas Tungsnten Arc Metal) pela AWS (American Welding Society), é um processo muito utilizado para soldagem de raiz e de chapa finas por ser um processo que permite controlar de forma mais precisa a energia imposta durante a soldagem.

O processo TIG é o processo de soldagem cuja característica está na utilização de um eletrodo não consumível de tungstênio para estabelecer o arco elétrico, que é protegido por uma atmosfera inerte adicionada pela tocha, conforme figura abaixo. O eletrodo pode ser de tungstênio puro (Símbolo químico ‘W’) ou tungstênio ligado a outros materiais, como Tório (Th), Lantânio (La), Cério (Ce) ou Zircônio (Zr). Neste processo o arco é aberto pelo eletrodo de W, a poça de fusão é protegida através do fluxo de gás inerte e pode ser adicionado um metal de adição (soldagem heterógena) em forma de vareta (soldagem manual) ou em bobinas (soldagem mecanizada / automatizada), ou sem metal de adição (soldagem homogênea). A figura a seguir ilustra o processo TIG.

Proteção Gasosa

Neste processo a proteção gasosa por gás inerte se faz necessária para proteger a poça de fusão, estabilizar o arco elétrico e evitar a oxidação e contaminação do eletrodo de W. Caso seja utilizado gás ativo (CO2 por exemplo) o tungstênio irá contaminar e causar instabilidades no arco e defeitos na junta soldada.

Os gases de proteção utilizados comumente por este processo são: Argônio (Ar), Hélio (He), ou a mistura destes dois gases. As características dos dois gases estão representadas na tabela baixo:

O Argônio acaba sedo utilizado na maioria das aplicações por ser cerca de cinco à oito vezes mais barato que o hélio e pela melhor soldabilidade. O hélio somente é usado em situações muito especiais.

Também é possível ter a adição de outros gases como o caso da soldagem de aços inoxidáveis duplex, que podem ser feitas adições de 2 a 3% de N2 na composição química do gás de proteção para auxiliar na soldabilidade destes aços, aumentando a formação da fase austenita.

Metal de adição

O metal de adição comumente utilizado é o eletrodo nu, em forma de varetas para a aplicação manual ou em forma de arame para a aplicação mecanizada ou automatizada.

Quando é utilizada a alimentação contínua de arame em processos mecanizados ou automatizados, este arame pode ter passagem de uma corrente secundária para ajudar na deposição e ou penetração, neste caso o processo é conhecido como “Hot wire” (arame quente em português, pelo fato de passar corrente por este), e quando não tem esta corrente secundária, o processo é denominado “Cold wire”(arame frio em português, uma vez que não passa corrente por este)

Equipamentos

Em aplicações normais os equipamentos básicos para a soldagem manual pelo processo TIG é composto por fonte de energia, ignitor de alta frequência (opcional, porém altamente recomendado para estabilizar o arco sem necessidade de riscar o eletrodo de tungstênio na peça), reservatório de gás, tocha refrigerada (como a energia é concentrada no tungstênio, é necessário resfriar a tocha para ter boa soldabilidade), sistema de refrigeração de tocha e cabo de aterramento, conforme mostrados na figura abaixo.

Eletrodo de tungstênio

Como o metal que inicia a ignição e estabilização do arco elétrico no processo GTAW (TIG) não pode fundir durante a soldagem, é utilizado um eletrodo de tungstênio, uma vez que este possui temperatura de fusão em torno de 3400ºC e o aço e suas ligas tem temperatura de fusão próximas à 1500ºC.

Além do tungstênio puro, também podem ser usadas algumas ligas diferentes para baratear o custo deste consumível, podendo ter combinações conforme a norma AWS A5.12 que padroniza as composições químicas dos eletrodos de tungstênio:

Para facilmente identificar a liga de um eletrodo de tungstênio as pontas destes são identificadas com a cor padronizada pela norma, conforme podemos ver na figura abaixo:

A afiação do tungstênio é essencial para se ter penetração e estabilidade do arco, como podemos ver na figura abaixo, um eletrodo afiado corretamente com um ângulo de 30º, tem penetração 3x maior que um com ponta arredondada, além de melhor controle e estabilidade de arco.

Dependendo da direção que o tungstênio é apontado, também pode ocorrer quebra de bocais de cerâmica ou acrílico e também perca do controle e espalhamento do arco elétrico, então é extremamente recomendado que a afiação seja feita no sentido do comprimento do tungstênio e não no sentido do diâmetro, conforme figura abaixo:

E quando trabalha-se com aplicações que necessitam de corrente alternada, como soldagem de alumínio, a afiação do tungstênio deve ser feita de forma a não ficar uma ponta fina , ou seja, afia-se com 60º de ângulo ou corta-se a ponta do tungstênio, pois com a constante inversão de polaridade, pode ocorrer a fusão do tungstênio e transferir o tungstênio para a poça de fusão.

Aplicações

Como o GTAW (TIG) é um processo com baixíssima taxa de deposição, cerca de 0,5kg por hora e também seu fator de operação é bem baixo de 10% a 30%, pois tem bastante paradas durante a soldagem para trocar tungstênio, afiar tungstênio, trocar vareta e do soldador se movimentar de um ponto para outro, acaba sendo um processo com produtividade muito baixa.

Em contra partida, com este processo é possível ter alto controle da poça de fusão e alto controle da penetração da raiz, então dependendo da habilidade do soldador, a qualidade da junta para ensaios não destrutivos superficiais (LP, PM) e volumétricos (US e RX) é muito alta, a chance de dar descontinuidades é muito baixa e também é um processo que tem maior facilidade de soldar em todas as posições.

Então, com base em suas características, as melhores aplicações para soldagem TIG na indústria atualmente é em:

• Soldagem de raiz de tubulação.
• Soldagem de tubos de pequenos diâmetros
• Soldagem de tubos e chapas de pequenas espessuras.
• Pode ser aplicado em praticamente todo tipo de material soldável, mas é principalmente utilizado em: aços carbonos, aços inoxidáveis austeníticos, duplex e superduplex, ligas de níquel, ligas de titânio e ligas de alumínio.
• Com sua variação no processo mecanizado / automatizado, é bastante utilizado para revestimento (cladding) contra corrosão em interno de tubos ou faces de chapas, conforme podemos ver na figura abaixo: