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Escolher os materiais de soldadura TIG correctos

Última atualização:
3 de maio de 2024
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Índice

1. Gás de proteção

A soldadura com gás inerte de tungsténio utiliza geralmente árgon, hélio, gás misto de árgon e hélio ou gás misto de árgon e hidrogénio como gás de proteção.

(1) Seleção do gás de proteção

O gás de proteção adequado para diferentes materiais é apresentado na Tabela 5-70.

Tabela 5-70 Gás de proteção adequado para diferentes materiais

MaterialGás de proteção aplicável e características
Alumínio e ligas de alumínioÁrgon: A soldadura AC proporciona um arco estável e uma boa ação de limpeza da superfície

Hélio: Ligação positiva DC, produz um arco estável em materiais quimicamente limpos e tem uma velocidade de soldadura mais elevada

Gás misto de árgon e hélio: Tem uma boa ação de limpeza, maior velocidade de soldadura e penetração, mas a estabilidade do arco não é tão boa como a do árgon puro
LatãoÁrgon: Arco estável com evaporação mínima.
Ligas de cobaltoÁrgon: Arco estável e fácil de controlar.
Ligas de cobre-níquelÁrgon: O arco é estável e fácil de controlar, também adequado para soldar ligas de cobre-níquel com aço
Cobre isento de oxigénioÁrgon: Utiliza uma ligação positiva DC, o arco é estável e fácil de controlar

Hélio: Tem uma maior entrada de calor, velocidade de soldadura rápida e penetração profunda

Gás misto de árgon e hélio: 75% de hélio, 25% de árgon. O arco é estável, adequado para a soldadura de peças finas
InconelÁrgon: O arco é estável e fácil de controlar

Hélio: Adequado para soldadura automática de alta velocidade
Aço de baixo carbonoÁrgon: Adequado para soldadura manual

Amoníaco: Adequado para soldadura automática de alta velocidade, fusão mais profunda em comparação com a proteção de árgon
Ligas de magnésioÁrgon: Utiliza a soldadura AC, tem boa estabilidade do arco e ação de limpeza
Aço maragingÁrgon: O arco é estável e fácil de controlar
Molibdénio-0.5% Liga de titânioO árgon e o hélio são ambos adequados: Para obter um metal de solda com boa plasticidade, para além de uma maior proteção, o teor de azoto na atmosfera de soldadura deve ser controlado abaixo de 0,1% (fração volumétrica) e o teor de oxigénio deve ser controlado abaixo de 0,05% (fração volumétrica)
Liga de MonelÁrgon: O arco é estável e fácil de controlar
Ligas de níquelÁrgon: O arco é estável e fácil de controlar

Hélio: Adequado para soldadura automática de alta velocidade
Bronze silícioÁrgon: Pode reduzir a fragilidade térmica do material de base e do metal de soldadura
Aço silícioÁrgon: O arco é estável e fácil de controlar
Aço inoxidávelHélio: O arco é estável e pode atingir uma maior profundidade de fusão do que o árgon

Árgon: O arco é estável e fácil de controlar
Ferro-ligaÁrgon: O arco é estável e fácil de controlar

Hélio: Adequado para soldadura automática de alta velocidade

(2) Requisitos para os gases de proteção

1) Árgon.

Os requisitos de pureza do árgon nas peças soldadas são apresentados no quadro 5-71. A composição do árgon de soldadura produzido internamente é apresentada no Quadro 5-72.

Quadro 5-71 Requisitos para a pureza do árgon em peças soldadas

Material de soldaduraTipo e polaridade da fonte de alimentaçãoPureza do árgon (percentagem volumétrica, %)
Molibdénio, nióbio, zircónio, tântalo e respectivas ligasElétrodo DC Positivo99. 98
Ligas resistentes a altas temperaturasElétrodo DC Positivo99. 95

Quadro 5-72 Composição do árgon de soldadura produzido internamente (fração volumétrica, %)

Pureza do árgonN2O2H2CnHmHO
≥99.99<0.01<0.0015<0.0005<0.00130mg/m3
≥99.999≤7 x10-5≤10-5≤5 x10-510 -5≤2 x10-5

2) Hélio.

A pureza do hélio de soldadura exige geralmente mais de 99,8% (fração volumétrica). A composição do hélio de soldadura produzido internamente (fração volumétrica de 99,999%) é apresentada no Quadro 5-73.

Quadro 5-73 Composição do hélio de soldadura doméstica (99,999%) (fração volumétrica, %)

ComponentesNeH2O2 + ArN2COCO2HO
Concentração(×10-5≤4.0≤1.0≤1.020.50.53

3) Gás de mistura árgon-hélio.

Quando se utiliza gás misturado com árgon-hélio, é particularmente adequado para ocasiões em que os requisitos de qualidade da soldadura são muito elevados. O rácio de mistura típico é (75%~80%) He + (15%~20%) Ar (fração de volume).

4) Gás de mistura árgon-hidrogénio.

O gás de mistura árgon-hidrogénio é utilizado principalmente para soldar ligas à base de níquel, ligas de níquel-cobre e aço inoxidável. Geralmente, o teor de hidrogénio no gás de mistura deve ser controlado abaixo de 15% (fração de volume).

2. Metal de enchimento

Na soldadura com gás inerte de tungsténio, o gás inerte serve apenas um papel protetor e a composição da soldadura é ajustada principalmente pelo metal de adição para garantir a qualidade da soldadura. O metal de adição é fornecido pelo fio de soldadura, portanto, o conteúdo de enxofre, fósforo, gases nocivos e impurezas no fio de soldadura deve ser rigorosamente controlado.

Atualmente, não existe uma norma dedicada ao fio de soldadura TIG na China, sendo geralmente utilizados fios de soldadura para soldadura por arco de metal a gás ou fios de aço para soldadura. Ao soldar aço de baixo carbono e aço de alta resistência de baixa liga, os fios de aço para soldadura são geralmente seleccionados de acordo com o princípio de igual resistência, e ao soldar cobre, alumínio, aço inoxidável, fios de soldadura para soldadura por arco de metal a gás, fios de soldadura a gás ou fios de soldadura por arco submerso são geralmente seleccionados de acordo com o princípio de igual composição.

Ao soldar aços dissimilares, se as estruturas dos dois aços forem diferentes, a seleção do fio de soldadura deve ter em conta a resistência à fissuração e as questões de difusão do carbono; se as estruturas dos dois aços forem as mesmas, mas as suas propriedades mecânicas forem diferentes, é melhor escolher um fio de soldadura com uma composição entre os dois. As classes de fio de soldadura recomendadas para tipos de aço comuns são apresentadas na Tabela 5-74.

Tabela 5-74 Classes de arame de soldadura recomendadas para tipos de aço comuns

Material de açoTipo de fio de soldadura selecionado
CategoriaGrau
Aço carbonoQ235, Q235F, Q235gH08Mn2Si
10g, 15g, 20g, 22g, 25gH05MnSiAlTiZr
Aço de baixa ligaQ345H10Mn2
Q345RH08Mn2Si
15MnV, 16MnVCuH08MnMoA
15MnVN, 19Mn5H08Mn2SiA
20MnMo
Aço de baixa liga resistente ao calor18MnMoNb, 14MnMoVH08Mn2SiMo
12CrMo, 15CrMoH08CrMoA, H08CrMo, Mn2Si
20CrMo, 30CrMoAH05CrMoVTiRe
12Cr1MoV, 15Cr1MoV
20CrMoV
H08CrMoV 
H05CrMoVTiRe
15Cr1MoV, 20Cr1MoVH08 CrMnSiMoV
12Cr2MoWVTiBH10Cr2MnMoWVTiB
(G102)H08Cr2MoWVNbB
Aço G106H10Cr5MoVNbB
Aço inoxidável06Cr19Ni10, 12Cr18Ni9HOCr18Ni9
12Cr18Ni9TiH0Cr18N9Ti
022Cr17Ni12Mo2HOCr18Ni12Mo2Ti
Aço para baixas temperaturas09Mn2VH05Mn2Cu, H05Ni2.5
06AlCuNbNH08Mn2WCu
Aço para baixas temperaturas3.5Ni, 06MnNb
06AlCuNbN
H00Ni4.5Mo 
H05Ni4Ti
9NiHOONi11Co 
H06Cr20Ni60Mn3Nb
Diferentes tipos de açoG102 +12CrMoV 
G102 + 15CrMo
H08CrMoV
G102+Aço carbonoH08Mn2Si
H08CrMoV
H13CrMo
G102 + 1Cr18NiTi 
G102 + G106
Fio de soldadura à base de níquel
12Cr1MoV+Aço carbonoH08Mn2Si, H05MnSiAlTiZr
12CrMoV +15CrMoH13CrMo, H08CrMoV

3. Materiais dos eléctrodos

O papel do elétrodo não consumível na soldadura TIG é conduzir a eletricidade, acender o arco e manter a combustão normal do arco. A sua qualidade afecta grandemente a estabilidade do arco e o processo de soldadura, bem como a qualidade da soldadura. Geralmente, os eléctrodos não consumíveis devem cumprir os requisitos de alta corrente admissível e baixo consumo.


1) Atualmente, os materiais comuns dos eléctrodos incluem o tungsténio puro, o tungsténio thoriated, o tungsténio ceriated, o tungsténio zirconiated e o tungsténio lanthanated. Os diâmetros comuns dos eléctrodos de tungsténio são: 0,5mm, 1,0mm, 1,6mm, 2,0mm, 2,5mm, 3,2mm, 4,0mm, 5,0mm, 6,3mm, 8,0mm, 10,0mm, num total de 11 tipos, com comprimentos que variam de 76 a 610mm. A superfície do elétrodo de tungsténio não deve apresentar defeitos como cicatrizes, fissuras, cavidades de retração, rebarbas ou inclusões não metálicas.

2) Os eléctrodos de tungsténio domésticos são geralmente tratados à superfície por limpeza química ou trituração mecânica. Para melhorar a estabilidade do arco, a extremidade do elétrodo de tungsténio deve ser rectificada de forma cónica ou hemisférica, em função do tamanho da corrente.

3) Quando o material do elétrodo de tungsténio é o mesmo, as diferentes formas do elétrodo terão um certo impacto na estabilidade do arco e na formação da soldadura. A relação entre as formas comuns das pontas dos eléctrodos de tungsténio e a estabilidade do arco é apresentada na Tabela 5-75.

Tabela 5-75 Formas comuns das pontas dos eléctrodos de tungsténio e sua relação com a estabilidade do arco

Forma da ponta do elétrodo de tungsténioTipo de elétrodo de tungsténioPolaridade da correnteGama de aplicaçõesEstabilidade do arco
Tungsténio ceriato ou thoriatoElétrodo de corrente contínua PositivoCorrente elevadaEstável
Tungsténio ceriato ou thoriatoElétrodo de corrente contínua PositivoCorrente fraca
Adequado para soldar em fendas estreitas e chapas finas
Estável
Elétrodo de tungsténio puroCorrente alternadaSoldadura de alumínio, magnésio e suas ligasEstável
Tungsténio ceriato ou thoriatoElétrodo de corrente contínua PositivoSoldadura contínua com eléctrodos de tungsténio de diâmetro inferior a 1 mmBom

4) A capacidade de transporte de corrente dos eléctrodos de tungsténio é indicada no quadro 5-76.

Quadro 5-76 Capacidade de transporte de corrente do elétrodo de tungsténio

Diâmetro do elétrodo/mmCorrente DC/ACorrente AC/A
Ligação direta (elétrodo -)Ligação inversa (elétrodo +)
Tungsténio puroTungsténio tioriado, tungsténio ceriatoTungsténio puroTungsténio tioriado, tungsténio ceriatoTungsténio puroTungsténio tioriado, tungsténio ceriato
0.52 ~202 ~20--2 ~152~15
110 ~ 7510 ~75--15 ~5515 ~ 70
1.640 ~13060 ~15010 ~2010 ~3045 ~ 9060 ~125
275 ~ 180100 ~20015 ~2515 ~2565 ~12585 ~160
2.5130 ~ 230160 ~25017 ~3017 ~3080 ~140120 ~ 210
3140 ~ 280200~30020 ~4020 ~ 40100~160140 ~ 230
3.2160 ~310225~33020 ~3520 ~35130 ~190150 ~250
4275 ~ 450350~48035 ~5035 ~50180 ~260240 ~350
5400 ~625500 ~ 64550 ~7050 ~70240 ~ 350330 ~ 460
6500 ~625620 ~ 65060 ~8060 ~80260 ~390430 ~560
6.3550~675650 ~85065~10065~100300~420430 ~ 575
8-----650 ~830

5) A tensão de circuito aberto necessária para os materiais de eléctrodos normalmente utilizados é apresentada na Tabela 5-77.

Tabela 5-77 Tensão de circuito aberto necessária para materiais de eléctrodos normalmente utilizados

Tipos de eléctrodosDesignações dos eléctrodosTensão necessária em vazio /V
CobreAço inoxidávelAço silício
Elétrodo de tungsténio puroW959595
Elétrodo de tungsténio thoriatedSessenta e dez
Quinze horas
40 ~65 
35
50 ~70 
40
70~75
40
Elétrodo de tungsténio ceriçadoWCe-20-30~35-

6) A seleção de eléctrodos de tungsténio é apresentada na Tabela 5-78. Note-se que algumas barras de tungsténio são radioactivas (como os eléctrodos de tungsténio thoriated), pelo que deve ser assegurada a proteção de segurança ao moer as barras de tungsténio. Ao armazenar uma grande quantidade de barras de tungsténio, é melhor mantê-las numa caixa de chumbo para evitar que a radiação prejudique o corpo humano.

Tabela 5-78 Seleção de eléctrodos de tungsténio

Tipos de eléctrodos de tungsténioGrauCaracterísticas
Tungsténio puroW1、W2Tanto o ponto de fusão como o ponto de ebulição são muito elevados, a desvantagem é que exige que a máquina de soldadura tenha uma tensão de circuito aberto mais elevada. O funcionamento a longo prazo pode resultar na fusão do elétrodo de tungsténio.
Tungsténio ThoriatedWTh7, WTh10,
PT15, PT30
Ao adicionar uma certa quantidade de agulhas de óxido, as desvantagens dos eléctrodos de tungsténio puro acima referidos são ultrapassadas, mas existe um vestígio de radioatividade.
Tungsténio ceriatoWCe-20Uma certa quantidade de óxido de cério é adicionada ao tungsténio puro, as vantagens são: baixa corrente de iniciação do arco, melhor compressão da coluna do arco, maior duração e radioatividade extremamente baixa.
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