Guia para principiantes em operações de soldadura por arco com elétrodo

1. Atingir o arco

Para começar a soldar, é necessário, em primeiro lugar, abrir o arco, o que pode ser feito através do método de raspagem ou do método de abertura direta.

(1) Método da raspagem

Em primeiro lugar, alinhe a extremidade do elétrodo com a peça de trabalho e, em seguida, rode ligeiramente o pulso para riscar suavemente o elétrodo na superfície da peça de trabalho, de forma semelhante a riscar um fósforo. Não aplique demasiada força e, em seguida, levante o elétrodo 2 a 4 mm para gerar um arco no ar.

Após a ignição do arco, o elétrodo não deve estar demasiado afastado da peça de trabalho, geralmente não excedendo 10 mm, e não deve ultrapassar a área de soldadura. Em seguida, torcer o pulso de volta para uma posição nivelada, manter um certo comprimento de arco e começar a soldar. O método de arranhar é mostrado na Figura 5-15a.

a) Método da raspadinha
b) Método de ataque direto

(2) Método do golpe direto

Primeiro, alinhe a extremidade do elétrodo com a peça de trabalho, depois dobre ligeiramente o pulso para baixo para tocar ligeiramente na peça de trabalho com o elétrodo e, em seguida, levante-o rapidamente 2 a 4 mm para gerar um arco. Depois de gerar o arco, nivelar o pulso e manter uma certa altura do arco para iniciar a soldadura, como se mostra na Figura 5-15b para o método de impacto direto.

O método de arranque à raspagem é fácil de dominar para os principiantes, mas uma operação incorrecta pode danificar a superfície da peça de trabalho. O método de golpe direto é mais difícil de dominar para os principiantes e uma operação incorrecta pode fazer com que o elétrodo se cole à peça de trabalho ou fazer com que grandes pedaços de fluxo caiam quando é utilizada demasiada força.

(3) Precauções para atingir um arco

A área de abertura do arco deve estar limpa, livre de óleo, ferrugem e outros detritos para evitar afetar a condutividade e causar óxidos na poça de fusão, o que pode levar à porosidade e à inclusão de escória na soldadura. Para facilitar a abertura do arco, o elétrodo deve expor a alma de soldadura para ajudar a conduzir a eletricidade.

O arco deve ser atingido dentro do cordão de soldadura para evitar danificar a superfície da peça de trabalho ao atingir o arco. O ponto de abertura do arco deve estar 10~20mm à frente do ponto de soldadura (ou do ponto final anterior do arco). Depois de acender o arco, mover o elétrodo para o ponto final do elétrodo anterior para iniciar a soldadura, o que pode evitar a porosidade e a má aparência devido à temperatura mais baixa das primeiras gotas de metal fundido do novo elétrodo, especialmente com eléctrodos básicos.

2. Manipulação dos eléctrodos

(1) Movimentos básicos de manipulação dos eléctrodos

Ao soldar com um arco aceso, o elétrodo deve executar três movimentos básicos para obter um cordão de soldadura bem formado e uma queima estável do arco: avançar o elétrodo em direção à poça de fusão, balançar o elétrodo lateralmente e mover o elétrodo para a frente. Os três movimentos de manipulação do elétrodo são mostrados na Figura 5-16.

1-Alimentação de eléctrodos
2-Oscilação de eléctrodos
Avanço de 3 eléctrodos

1) A ação de introduzir o elétrodo na poça de fusão.

Durante o processo de soldadura, o elétrodo derrete gradualmente e encurta sob o calor do arco, fazendo com que o comprimento do arco aumente. Para manter um arco estável e um determinado comprimento de arco, o elétrodo deve ser gradualmente alimentado na direção da poça de fusão. Para tal, a taxa de alimentação do elétrodo deve ser igual à taxa de fusão do elétrodo.

Se a velocidade de avanço do elétrodo for demasiado rápida, o comprimento do arco diminui rapidamente, fazendo com que o elétrodo entre em contacto com a peça de trabalho e crie um curto-circuito; se a velocidade de avanço for demasiado lenta, o comprimento do arco aumenta até que o arco se parta. A prática tem demonstrado que uma taxa de alimentação uniforme do elétrodo e um comprimento de arco constante são condições importantes para obter excelentes soldaduras.

2) Ação de oscilação lateral do elétrodo.

Durante o processo de soldadura, para obter uma certa largura da soldadura e melhorar a qualidade interna da soldadura, o elétrodo deve ter uma oscilação lateral adequada. A amplitude da oscilação está relacionada com a largura necessária da soldadura e com o diâmetro do elétrodo; quanto maior for a oscilação, maior será a largura da soldadura.

A oscilação lateral reduz inevitavelmente a velocidade de soldadura e aumenta a entrada de calor na soldadura. A largura normal de uma soldadura é geralmente 2 a 5 vezes o diâmetro do elétrodo. Para alguns materiais que requerem uma baixa entrada de calor, como o aço inoxidável austenítico e o aço de baixa temperatura 3.5Ni, a oscilação lateral de uma soldadura de passe único não é recomendada.

3) Movimento para a frente do elétrodo.

Durante o processo de soldadura, a velocidade de avanço do elétrodo deve ser adequada. Se o elétrodo se mover demasiado depressa, o arco não consegue fundir elétrodo e metal de base suficientes, causando defeitos de soldadura, tais como uma secção transversal de soldadura demasiado pequena e uma penetração incompleta. Se o elétrodo se mover muito lentamente, acumula-se demasiado metal fundido, causando transbordamento e má formação da soldadura, e devido ao calor concentrado, as peças de trabalho finas são propensas a queimar, enquanto as peças de trabalho grossas podem sobreaquecer, reduzindo o desempenho geral do metal de solda.

Por conseguinte, a velocidade de avanço do elétrodo deve ser devidamente controlada com base em diferentes factores, como o tamanho da corrente, o diâmetro do elétrodo, a espessura da peça de trabalho, a folga de montagem, a posição de soldadura e o material da peça de trabalho.

(2) Método de manipulação dos eléctrodos

O chamado método de manipulação do elétrodo refere-se à técnica de movimentação do elétrodo pelo soldador durante o processo de soldadura. Juntamente com o ângulo do elétrodo e os três movimentos de movimentação do elétrodo, constitui a técnica de operação de soldadura. O método de manipulação do elétrodo é um fator importante na obtenção de excelentes soldaduras e é um indicador importante das competências operacionais de um soldador.

1) Método de manipulação do elétrodo em linha reta.

Durante a soldadura, manter um determinado comprimento do arco e avançar na direção da soldadura sem oscilar, como se mostra na Figura 5-17a. Uma vez que o elétrodo não oscila lateralmente, o arco é mais estável, este método pode atingir uma maior profundidade de penetração e uma velocidade de soldadura mais rápida, sendo benéfico para soldar peças de trabalho facilmente sobreaquecidas e chapas finas, mas a formação da soldadura é mais estreita, adequada para soldadura topo a topo de chapas com espessuras de 3~5mm sem chanfradura, a primeira camada de soldadura multicamada e soldadura multipasse.

a) Linha reta
b) Linha reta recíproca

2) Método de manipulação do elétrodo recíproco em linha reta.

Durante o processo de soldadura, a extremidade do elétrodo move-se para trás e para a frente numa linha reta ao longo da direção da soldadura, como se mostra na Figura 5-17b. Na operação real, o comprimento do arco varia.

Ao soldar, manter um arco curto, depois de soldar uma secção curta, o arco alonga-se, salta para a frente, espera que a poça de fusão solidifique ligeiramente e o elétrodo regressa à poça de fusão para uma soldadura intermitente. Este método tem uma velocidade de soldadura rápida, um cordão de soldadura estreito e uma rápida dissipação de calor, sendo adequado para placas finas e soldadura da camada inferior com maiores aberturas de topo.

3) Método de oscilação dente-de-serra.

Durante o processo de soldadura, enquanto a extremidade do elétrodo se move para a frente, faz continuamente uma oscilação em dente de serra lateralmente, como se mostra na Figura 5-18.

a) Dente de serra regular
b) Dente de serra inclinado

Quando se utiliza o método de oscilação em dente de serra, faz-se uma ligeira pausa em ambos os lados, a duração da pausa depende da forma da peça de trabalho, do tamanho da corrente, da largura da soldadura e da posição de soldadura, principalmente para garantir uma boa fusão em ambos os lados da ranhura e para evitar a subcotação. O objetivo da oscilação lateral do elétrodo é principalmente controlar o fluxo de metal fundido na soldadura e obter a largura de soldadura necessária para uma boa formação da soldadura.

Como este método é fácil de operar, é amplamente utilizado na produção, principalmente para soldar chapas de aço mais grossas. As suas aplicações específicas incluem a soldadura plana, a soldadura vertical, as juntas de topo suspensas e as juntas de filete verticais.

4) Método de oscilação crescente.

Durante o processo de soldadura, a extremidade do elétrodo faz uma oscilação lateral em forma de crescente ao longo da direção de soldadura (semelhante à forma de dente de serra), como se mostra na Figura 5-19. A velocidade da oscilação deve ser determinada com base na posição da soldadura, no tipo de junta, na largura da soldadura e no tamanho da corrente de soldadura. Para garantir uma boa fusão em ambos os lados da soldadura e evitar cortes inferiores, prestar atenção ao tempo de permanência em ambas as extremidades do crescente.

a) Forma crescente
b) Forma de meia-lua invertida

Utilizando o método de tecelagem crescente para a soldadura, o tempo de aquecimento da poça de fusão é relativamente longo, o metal funde bem, facilitando a saída de gases da poça de fusão e a flutuação da escória, o que pode eliminar a porosidade e a inclusão de escória, resultando numa melhor qualidade de soldadura. No entanto, uma vez que o metal fundido se concentra em direção ao centro, aumenta o excesso de altura da soldadura, pelo que não é adequado para soldaduras verticais estreitas.

Na soldadura em ângulo de junta de topo, para evitar o excesso de metal de solda e para assegurar a penetração em ambos os lados, é por vezes utilizado o método de tecelagem em crescente invertido, como se mostra na Figura 5-19b. O método de tecelagem em crescente é adequado para a soldadura em ângulo de chapas de aço mais espessas, planas, verticais, suspensas e com junta em T.

5) Método de tecelagem triangular.

Durante o processo de soldadura, a extremidade do elétrodo avança enquanto faz movimentos triangulares contínuos. O método de tecelagem de triângulos pode ser dividido em triângulos regulares e triângulos oblíquos, consoante a aplicação, como se mostra na Figura 5-20.

a) Triângulo regular
b) Triângulo oblíquo

O método de tecelagem de triângulo equilátero só é aplicável às soldaduras de topo com ranhuras abertas e às soldaduras verticais de juntas em T. A sua caraterística é que pode soldar uma secção de soldadura mais espessa de uma só vez, a soldadura não é fácil de produzir poros e inclusão de escória, o que é propício para melhorar a produtividade da soldadura. Quando a camada interna é restringida pelas superfícies inclinadas em ambos os lados da ranhura e a largura é pequena, é necessário fazer uma pequena pausa na dobra do triângulo para facilitar a fusão total em ambos os lados e evitar a inclusão de escória.

O método de tecelagem de triângulo oblíquo é adequado para soldaduras de junta em T de posição plana e suspensa e soldaduras transversais com ranhuras. A sua caraterística é que pode controlar o fluxo de metal fundido oscilando o vareta de soldaduraque ajuda a formar uma boa soldadura, a reduzir os poros internos e a inclusão de escória na soldadura, e é benéfico para melhorar a qualidade intrínseca da soldadura.

A aplicação dos dois métodos de tecelagem de triângulos deve ser determinada de acordo com a situação específica da soldadura, tal como a pausa na dobra do triângulo durante a soldadura vertical; a velocidade de tecelagem na parte de viragem do triângulo oblíquo deve ser mais lenta. Se estas acções forem bem coordenadas, é possível obter uma boa formação da soldadura.

6) Método de tecelagem circular.

Durante o processo de soldadura, a extremidade da vareta de soldadura faz continuamente movimentos circulares e avança continuamente, como mostra a Figura 5-21.

a) Forma circular regular
b) Forma circular oblíqua

O método de tecelagem circular regular mostrado na Figura 5-21a só é adequado para soldaduras planas de peças de trabalho mais espessas. A sua vantagem é que o metal da poça de fusão tem calor suficiente para manter a poça de fusão existente durante mais tempo, o que facilita a precipitação de gases como o oxigénio e o azoto na poça, e também facilita a flutuação da escória, o que é benéfico para melhorar a qualidade intrínseca da soldadura.

O método de tecelagem circular oblíqua mostrado na Figura 5-21b é adequado para soldaduras transversais de juntas em T de posição plana e suspensa e de juntas de topo. A sua caraterística é que ajuda a controlar o fenómeno do metal fundido que flui para baixo devido à gravidade, que é conducente à formação da solda. Ao mesmo tempo, pode abrandar a taxa de arrefecimento da piscina de solda, permitindo que os gases na piscina escapem e a escória flutue, o que é benéfico para melhorar a qualidade intrínseca da solda.

7) Método de tecelagem da figura 8.

Durante o processo de soldadura, a extremidade do elétrodo move-se continuamente num padrão de figura 8 e continua a avançar, como se mostra na Figura 5-22. Este método de tecelagem é relativamente difícil de dominar e é adequado para soldaduras de topo mais largas e soldaduras de superfície verticais. Ao soldar a camada superficial de uma solda vertical de topo com este método, a técnica de tecelagem precisa de ser flexível e a velocidade de tecelagem deve ser mais rápida, o que pode conseguir uma superfície de solda mais fina, uniforme e esteticamente agradável.

Os métodos de tecelagem apresentados acima são apenas alguns dos métodos mais básicos. Na produção real, os soldadores adoptam frequentemente diferentes métodos de tecelagem de acordo com os seus próprios hábitos e experiência ao soldar a mesma forma de junta, e podem obter resultados de soldadura satisfatórios.

3. Arranque, junção e acabamento

(1) Início da soldadura

O início da soldadura refere-se à operação no início da soldadura. Uma vez que a temperatura da peça de trabalho é baixa antes da soldadura, o arco não pode estabilizar imediatamente após o início do arco, pelo que a peça inicial tem frequentemente defeitos como penetração superficial, porosidade, fusão incompleta, largura insuficiente e acumulação excessiva de soldadura.

Para evitar e reduzir estes fenómenos, o arco deve ser ligeiramente alongado após o início do arco, a extremidade da soldadura deve ser adequadamente pré-aquecida e a tecelagem deve ser repetida várias vezes para atingir a profundidade e a largura necessárias antes de se ajustar ao comprimento de arco adequado para a soldadura normal.

Para iniciar uma soldadura circular, uma vez que a extremidade da soldadura será terminada aqui, as dimensões exteriores não são necessárias, mas é principalmente necessário ter uma boa penetração e fusão, e o início deve ser mais fino para facilitar uma boa transição no acabamento.

Para peças de trabalho importantes e soldaduras críticas, se as condições o permitirem, é aconselhável utilizar uma placa de arranque para conduzir a parte inaceitável da soldadura para fora da peça de trabalho, que é removida após a soldadura.

(2) Junta de soldadura

Nas operações de soldadura manual por arco metálico, as juntas de soldadura são inevitáveis. A qualidade da junta de soldadura não só afecta a aparência da soldadura mas também a sua qualidade. A tecnologia das juntas de soldadura é apresentada na Tabela 5-11.

Tabela 5-11 Técnicas de soldadura de juntas

Método conjunto	Diagrama esquemático	Técnicas de funcionamento
Junta intermédia		Iniciar o arco a cerca de 10 mm à frente da cratera, com o comprimento do arco ligeiramente superior ao comprimento normal do arco de soldadura, recuar até à cratera, baixar o arco e oscilar ligeiramente e, em seguida, avançar para soldar normalmente
Junta consecutiva		Começar a soldar ligeiramente mais baixo no início da soldadura, a soldadura subsequente deve iniciar o arco ligeiramente à frente do ponto de partida da soldadura anterior, depois alongar ligeiramente o arco, conduzindo-o gradualmente até ao início da soldadura anterior e cobrindo este início, soldar em plano, depois mover-se na direção da soldadura
Articulação oposta		Ao soldar a partir do cordão de soldadura posterior até à cratera do primeiro cordão de soldadura, abrandar a velocidade de soldadura, encher a cratera do primeiro cordão de soldadura e, em seguida, soldar ligeiramente mais rápido antes de extinguir o arco.
Junta segmentada de passo atrás		Quando o cordão de soldadura posterior se aproximar do início do cordão de soldadura anterior, mudar o ângulo do elétrodo de modo a apontar para o início do cordão de soldadura anterior, alongar o arco para formar uma poça de fusão, depois baixar o arco e voltar à poça de fusão original para extinguir o arco.

(3) Enchimento da cratera do cordão de soldadura

Refere-se ao método de enchimento da cratera utilizado quando um cordão de soldadura termina. O enchimento da cratera de um cordão de soldadura é diferente da extinção do arco depois de cada elétrodo ser usado. Normalmente, cada elétrodo usado deixa uma cratera, preparando o elétrodo seguinte para continuar a soldar. Durante a operação de enchimento da cratera do cordão de soldadura, manter a temperatura normal da poça de fusão e efetuar uma oscilação soldadura por pontos ação sem movimento linear. Encher gradualmente a poça de fusão e, em seguida, puxar o arco para um lado para o extinguir.

Cada cordão de soldadura deve ser preenchido no final, uma vez que uma cratera demasiado profunda não só afecta a aparência como também causa cavidades de retração, concentração de tensões e fissuras no preenchimento da cratera do cordão de soldadura. Os três métodos seguintes são geralmente utilizados para o preenchimento de crateras na soldadura por arco com metal blindado:

1) Método de enchimento de crateras circulares.

Quando o arco de soldadura se desloca para a extremidade do cordão de soldadura, a extremidade do elétrodo faz um movimento circular até a cratera estar preenchida e, em seguida, o arco é interrompido, como se mostra na Figura 5-23. Este método é adequado para o enchimento de crateras em chapas grossas.

2) Método de quebra de arco repetido e método de fim de arco.

Quando a soldadura atinge o fim do cordão, apagar e reacender repetidamente o arco várias vezes na cratera até esta ficar cheia, como se mostra na Figura 5-24. Este método é adequado para chapas finas e soldadura de alta corrente, mas não para eléctrodos básicos.

3) Método de soldadura por arco de retorno.

Mover o arco de soldadura para o fim do cordão, fazer uma breve pausa e, em seguida, alterar o ângulo do elétrodo para soldar novamente uma pequena secção antes de quebrar o arco, transformando efetivamente o fim num novo início, como se mostra na Figura 5-25. Este método é adequado para soldar com eléctrodos básicos.

1, 2-Mudar de posição de forma adequada
3-Posição original