Elementos instruccionales del simulador en la primera prueba

Gases são utilizados para proteger de forma eficiente a região do arco elétrico e do metal fundido (poça de fusão) contra contaminação do ar atmosférico, particularmente N2, O2 e vapor d'água. Os gases mais utilizados são o argônio (Ar - inerte), hélio (He -

inerte), dióxido de carbono (CO2 - oxidante), oxigênio (O2 - oxidante), nitrogênio (N2 -

não reativo) e hidrogênio (H2 - redutor). Oxigênio, hidrogênio e nitrogênio, com raras

exceções, são utilizados somente na condição de misturados com um ou mais dos gases inertes.

As características importantes do gás de proteção são o potencial de ionização, condutividade térmica, potencial de dissociação e recombinação, reatividade, densidade, tensão superficial e pureza. Sendo a voltagem a principal variável para ionização e sustentação do arco elétrico, ela varia dependendo do gás de proteção utilizado. A condutividade térmica afeta a temperatura no arco, afetando, portanto, o perfil da

111 penetração da poça de fusão na peça. Quando são usados gases moleculares, como o dióxido de carbono, hidrogênio e nitrogênio, estes se dissociam quando aquecidos tornando-se parcialmente ionizados; quando entram em contato com a peça relativamente fria, os átomos se recombinam, liberando energia adicional sob a forma de calor. Essa energia adicional não ocorre no caso de gases como o argônio, que é monoatômico. Os gases de proteção podem reagir com os elementos metálicos presentes na poça de fusão ou não. Os gases oxidantes reagem com elementos da poça de fusão, formando óxidos enquanto os redutores reagem com os óxidos, reduzindo-os. A densidade de um gás de proteção afeta a eficiência da proteção e a vazão necessária do gás, uma vez que os gases mais pesados que o ar, quando soprados sobre a poça de fusão proporcionam proteção mais efetiva que os gases mais leves, que não ficam confinados às regiões da poça de fusão. A tensão superficial entre a poça de fusão e a atmosfera circunvizinha depende do tipo de gás de proteção; se a tensão for alta, levará à formação de um cordão de solda convexo, irregular e com risco do aparecimento de defeito do tipo "mordedura"; se for baixa levará à formação de um cordão côncavo. Quanto à pureza do gás a ser empregada, ela afeta todas as características apresentadas, sendo, portanto, uma especificação importante; a pureza mínima e umidade máxima dos gases para aplicação na soldagem são características especificadas e controladas.

O gás ou mistura de gases a ser utilizado depende do material a ser soldado, do tipo de transferência metálica desejada, do tipo e diâmetro do eletrodo e da posição da soldagem. Por exemplo, para uma mesma corrente, dependendo do gás, a tensão do arco elétrico pode ser maior, o que resultará na maior produção de energia, interessante para o caso de soldagem de peças grossas ou de ligas com alta condutividade térmica que tendem a resfriar mais rápido. O gás protetor influi no tipo de transferência, na profundidade de penetração, e no formato do cordão como ilustra a Figura 4.

O gás de proteção tem também efeito nas propriedades mecânicas da junta, uma vez que tem influência na microestrutura formada pela alteração da taxa de resfriamento da região da solda.

A seguir estão apresentadas informações sobre alguns dos principais gases utilizados na soldagem.

112 8.3.1 Argônio e hélio

São utilizados frequentemente para a soldagem de metais não ferrosos. Em ligas ferrosas, quando puros, causam instabilidade e salpicos. O hélio apresenta maior condutividade térmica do que o argônio, o que resulta em maior penetração da soldagem. Para correntes iguais, o hélio apresentará maior potência de arco. Daí a preferência de seu uso em soldagens de materiais de elevada espessura, especialmente aqueles de elevada condutividade térmica, tais como alumínio e cobre.

Para ligas ferrosas, em chapas finas ou em soldagens fora de posição, a preferência é pelo argônio. O hélio, sendo cerca de 10 vezes mais leve do que o argônio, levará a um maior consumo para garantir a mesma proteção à soldagem. A transferência por spray é mais bem-estabelecida com argônio do que com hélio. O custo do hélio é muito maior do que o do argônio.

Figura 8.4 Influência do tipo de gás no modo de transferência metálica, na profundidade de penetração e no formato do cordão.

8.3.2 Adições de O2 e CO2 ao argônio ou hélio

Adições de O2 e CO2 ao argônio ou hélio melhoram a transferência metálica, estabilizam

o arco e minimizam os salpicos nos aços. Em alguns casos, pode provocar porosidade e perdas de elementos de liga, como por exemplo, de cromo, vanádio, titânio, manganês e silício, devido ao seu poder oxidante. Para evitar esse problema, utilizam-se metais de adição como desoxidantes. Em soldagens de aços inoxidáveis com teor de carbono menor que 0,07%, pode ocorrer aumento do teor de carbono no metal depositado quando CO2

está presente no gás de proteção, podendo com isso acarretar problemas futuros de corrosão por sensitização.

113 8.3.3 CO2 Puro

A utilização de CO2 puro como gás de proteção apresenta, inicialmente, uma vantagem

muito grande em comparação à utilização de gases inertes, que é o menor custo do gás. Por isso sua utilização na soldagem de aços carbono tem aumentado. A utilização desse gás possibilita que a transferência metálica ocorra tanto em modo globular quanto em curto circuito, enquanto a transferência tipo spray é instável e com muitos salpicos. Outra característica desse gás é ser oxidante, pois, na elevada temperatura do arco, o CO2 se

decompõe em monóxido de carbono (CO) e em oxigênio (O2). O O2 livre oxida o ferro

do metal de base originando FeO e esse reage com o carbono da poça de fusão liberando monóxido de carbono (gás), que pode vir a provocar porosidades no cordão de solda. Em temperaturas mais baixas, parte desse CO se decompõe em carbono e em oxigênio. De acordo com a quantidade original de carbono na poça de fusão, o efeito final poderá ser de aumentar ou diminuir o conteúdo definitivo de carbono no cordão solidificado. Para evitar isso, os arames recomendados para a soldagem sob proteção de CO2 possuem em

sua composição quantidades altas de desoxidantes, principalmente manganês e silício, pois estes apresentam maior afinidade química pelo O2 do que o carbono. O silicato de

manganês, assim formado, se deposita sobre os cordões como uma capa fina e descontínua de escória facilmente destacável. O manganês cumpre também a função de dessulfurante, formando MnS. O silício e o manganês remanescentes são transferidos para o metal de solda sob a forma de elementos de liga. Certas composições de arames conhecidos corno "triplo-desoxidados'' apresentam, além do manganês e silício corno desoxidantes, um terceiro elemento para essa função, podendo ser o alumínio, titânio ou zircônio.