Fundamentos da Soldagem a Arco: Guia para Iniciantes

O que é Soldagem a Arco?

A soldagem a arco funde peças permanentemente usando uma fonte de energia para gerar um arco elétrico entre um eletrodo montado em uma tocha e um metal. Este arco é uma corrente elétrica fluindo entre dois eletrodos através de uma coluna de gás ionizado capaz de produzir calor intenso o suficiente para derreter o metal.

O calor é produzido através de um cátodo carregado negativamente e um ânodo carregado positivamente. Íons negativos e positivos ricocheteiam uns nos outros na coluna de plasma em taxa acelerada. O eletrodo é tipicamente uma vareta ou arame especialmente preparado que não apenas conduz a corrente, mas também derrete e fornece metal de adição à junta.

O arco é formado entre o trabalho real e um eletrodo (vareta ou arame) guiado ao longo da junta. Ele fornece o calor necessário para derreter o eletrodo e o metal base, e às vezes também fornece o meio para transportar o metal fundido da ponta do eletrodo para o trabalho.

Este calor intenso (cerca de 3600°C na ponta) aplicado na junta entre duas peças é derretido e feito para se misturar com um metal de adição fundido intermediário. Este calor derrete tanto o metal base quanto o eletrodo, criando gotículas fundidas que são destacadas e transportadas para o trabalho através da coluna do arco quando o eletrodo é consumível.

Na soldagem a carbono ou TIG, não há gotículas fundidas a serem forçadas através da lacuna e para o trabalho, então o metal de adição é derretido na junta a partir de uma vareta ou arame separado.

Independentemente disso, esta poça de metal fundido é às vezes chamada de "cratera". A cratera solidifica atrás do eletrodo (veja "escória" abaixo) à medida que é movido ao longo da junta. O resultado é uma ligação de fusão metalúrgica que produz uma solda com resistência similar à do metal das peças. Isso é diferente de processos não-fusão de união onde as propriedades mecânicas e físicas dos materiais base não podem ser duplicadas na junta.

Esta transferência de metal pode ocorrer de duas formas: Transferência por Tensão Superficial, onde uma gota de metal fundido toca a poça de metal fundido e é atraída para ela pela tensão superficial, ou Arco Spray, onde a gota é ejetada do metal fundido na ponta do eletrodo por um beliscão elétrico impelindo-a para a poça fundida (ótimo para soldagem overhead).

Alimentação da Soldagem a Arco

Abaixo está um diagrama do circuito básico de soldagem a arco que inclui uma fonte de energia. Deve haver um caminho ionizado para conduzir eletricidade através de uma lacuna e então algum tipo de ignição para iniciar o arco. Isso geralmente é causado por fornecer uma tensão inicial alta o suficiente para causar uma descarga ou tocando o eletrodo no trabalho e então retirando-o à medida que a área de contato aquece.

Ao soldar, pode-se usar corrente contínua (CC) com o eletrodo positivo ou negativo ou corrente alternada (CA). A escolha da corrente e polaridade depende do processo, tipo de eletrodo, atmosfera do arco e metal sendo soldado. Qualquer fonte de energia necessária é equipada com controles necessários conectados por um cabo de trabalho à peça.

Proteção do Arco

A proteção do arco é um processo necessário na soldagem a arco, pois qualquer metal em altas temperaturas tem maior reatividade a elementos químicos no ar. Portanto, o processo tem um meio de cobrir o arco e a poça fundida com um escudo protetor de gás. Gás de proteção é usado enquanto a tocha une as peças para evitar contaminação. Isso também confirma a resistência das soldas e minimiza a limpeza pós-soldagem de uma peça.

Soldagem a Arco Robótica

Desde a década de 1980, a automação de soldagem tornou-se um processo muito mais robusto e maduro. Avançou rapidamente e tornou-se extremamente eficaz em atender demandas de produção tediosas em taxas rápidas, sendo também econômica, eficiente, confiável e permitindo maior proteção dos trabalhadores contra tarefas perigosas.

Sistemas robóticos de 6 eixos são capazes de mais do que imitar o movimento de um braço humano dentro de uma célula e permitem que a tocha seja colocada exatamente onde necessário para trabalhar na posição mais eficiente e repetível.

Praticamente em todas as indústrias, grandes ou pequenas, a soldagem é usada como principal meio de fabricação e processos de reparo para praticamente qualquer aplicação. A soldagem robótica inclui processos como soldagem a arco, MIG, TIG, laser e soldagem por pontos.

Estes benefícios estão fazendo o mercado de robôs de soldagem crescer em taxas mais rápidas que qualquer outro robô industrial. Isso é evidente na estimativa de que a divisão de soldagem automatizada e acessórios sozinha valerá $1,9 bilhão em 2017.

Benefícios da Soldagem Robótica

• Velocidade: Sistemas de soldagem robótica são mestres em fazer o trabalho rapidamente. Robôs não têm pausas para almoço nem férias necessárias; trabalham continuamente sem interrupção, 24/7. Há menos manuseio comparado a um ciclo de soldagem manual, então o robô atinge níveis muito mais altos de arco-aceso e tipicamente aumenta a produção por um fator de dois a quatro. Subsequentemente, você verá um aumento dramático em sua vazão e produtividade, aumentando a eficiência geral da sua empresa.
• Precisão: Sistemas robóticos têm regulamentações que permitem que cometam menos erros que um sistema de soldagem manual, ajudando a diminuir material e tempo desperdiçados. Também há designs para alcançar lugares difíceis ou estreitos, como um braço robótico esbelto.
• Consistência: As regulamentações e a precisão resultante produzem soldas extremamente consistentes. Isso aumenta a confiança na qualidade do produto, sempre.
• Segurança: A soldagem pode ser uma aplicação muito perigosa, pois lida com flash, fumos, faíscas e calor. Quando você automatiza, protege os trabalhadores, pois os robôs suportam esses riscos. Reclamações de indenização de funcionários colocados em perigo também podem ser reduzidas. Empresas podem reduzir o risco de funcionários reivindicarem indenização se afetados pelo ambiente perigoso.
• Redução de Custos: O custo da soldagem manual pode ser alto, pois requer tempo, habilidade e concentração. A soldagem robótica leva menos tempo e permite cortar custos de mão de obra direta, conservar energia (menos partidas) e conservar materiais. Custos de seguro e relacionados a acidentes também são reduzidos. A economia de custos que a soldagem robótica traz pode ajudar as empresas a serem mais competitivas com países de manufatura de baixo custo no Leste Europeu ou China.
• Qualidade: Um robô tem excelente precisão de seguimento de trajetória e pode apresentar uma tocha de soldagem no ângulo, velocidade e distância corretos em altíssima precisão repetível (± 0,04 mm). Isso apresenta a capacidade de condições ideais de soldagem serem usadas para cada junta, resultando em saída consistente de alta qualidade, 24/7, com custos reduzidos para retrabalho, sucata, consumo de arame ou remoção de respingos de solda.
• Mão de Obra: A soldagem manual sempre será necessária em algum grau, mas traz seus próprios desafios... treinamento, recrutamento e lidar com alta rotatividade podem ter custos altos. A automação robótica traz muito mais estabilidade e confiabilidade para o trabalho de soldagem da sua empresa.
• Flexibilidade: O robô pode ser usado para soldar muitos produtos diferentes, como MIG, TIG, SMAW, FCAW, SAW e PAW. Isso também permite que as empresas produzam uma variedade de produtos com retorno muito rápido.
• Espaço no Chão: Comparado à mesma saída de baias de soldagem manual, o robô requer menos espaço no chão.

Comece com Soldagem a Arco Robótica Hoje

A demanda por sistemas de automação de soldagem a arco hoje está crescendo cada vez mais, pois as empresas estão cientes da baixa disponibilidade de soldadores qualificados paralela ao aumento das demandas de competição no mercado global. Após ver todos os benefícios e analisar seu ROI projetado, você não precisará de mais convicção.

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