Soldadura por Arco Elétrico

Na soldadura por arco elétrico, a energia necessária para a fusão das peças a soldar e para fazer a junta é obtida por meio de um arco elétrico estável ao longo do tempo. Este arco é gerado entre um elétrodo e a peça a soldar, sob uma atmosfera de proteção, que pode ser gasosa (GMAW, TIG, Plasma) ou gerada através de um fluxo (SMAW, SAW).

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A regulação e estabilidade deste arco elétrico são decisivas para a obtenção de um cordão de soldadura de qualidade. A Air Liquide, um líder mundial em gases para aplicações industriais, explica o que precisa de saber sobre os processos de soldadura por arco elétrico.

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O que é um arco elétrico?

O arco elétrico é estabelecido quando se consegue uma energia suficientemente elevada para ionizar a atmosfera de gás e gerar um plasma gasoso entre os dois pólos de um gerador. Quando o plasma é gerado, é estabelecida uma corrente elétrica entre os pólos positivo e negativo.

swe_welding_arc_process Air Liquide

O arco elétrico é um fenómeno físico extremamente complexo, onde se misturam a ionização e a recombinação de gases, a transmissão de calor, fenómenos eletromagnéticos, bem como a influência das características de condutividade térmica e elétrica, dependendo da temperatura dos gases utilizados. 
 
A temperatura atinge até 3500ºC e podemos distinguir as seguintes zonas:

  • Núcleo do arco: O arco de plasma é estabelecido entre os dois elétrodos. Trata-se de uma zona muito quente de partículas ionizadas. Noventa por cento da corrente passa por esta área.
  • Ambiente ionizado: Zona de transição entre o núcleo do arco e a atmosfera ambiente onde as partículas são parcialmente ionizadas. A temperatura dentro desta zona é significativa, embora inferior à do interior do núcleo do arco.
  • Gases quentes: Devido à transferência térmica, o núcleo do arco e o ambiente ionizado estão rodeados por um gás quente.

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Soldadura por arco elétrico

De um ponto de vista simplificado, podemos considerar esta soldadura como um circuito elétrico, onde é aplicada uma tensão (V) entre os terminais de um gerador e, quando o arco elétrico é gerado, o circuito é fechado. A corrente de soldadura (I) será determinada pela tensão aplicada (V) e pelo conjunto de resistências elétricas dos equipamentos: cabo de soldadura, cabo e tomada de terra, stick out, arco elétrico.

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A polaridade varia de acordo com o processo de soldadura, uma vez que a corrente de eletrões é estabelecida desde o polo negativo (cátodo) até ao polo positivo (ânodo). A zona anódica é a que atinge a temperatura mais alta:

  • Polaridade inversa: O soldador liga a tocha ao polo positivo (ânodo) da máquina de soldadura. A corrente de eletrões é direcionada para o elétrodo que se funde durante a soldadura.
    • Soldadura por arco elétrico com elétrodo consumível: Neste caso, o elétrodo é o próprio fio ou arame de soldadura, que tem de ser fundido ao mesmo tempo que o metal de base:
      • Soldadura GMAW (MIG, MAG): O arco elétrico é gerado sob uma atmosfera de proteção de gás que pode ser inerte (MIG) ou ativa (MAG).
      • Soldadura por elétrodo (SMAW): O arco elétrico é gerado sob a atmosfera protetora gerada a partir do fluxo.
      • Soldadura por arco submerso (SAW): O arco elétrico é gerado sob a proteção do fluxo de soldadura.
  • Polaridade direta: O soldador liga a tocha ao polo negativo (cátodo). O fluxo de eletrões é direcionado para o metal de base. 
    • Soldadura por arco elétrico com elétrodo de tungsténio (não consumível): Neste caso, o elétrodo é feito de tungsténio (material de alto ponto de fusão), que não é fusível.
      • Soldadura TIG: O arco elétrico é gerado sob uma atmosfera de proteção de gás inerte. Se não estiver disponível uma máquina de corrente alternada para soldadura TIG de alumínio, a polaridade é invertida.
      • Soldadura por plasma: O arco elétrico é gerado sob uma atmosfera de proteção de gás inerte.

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