GMAW vs. GTAW: Comparação Abrangente de Duas Técnicas de Soldadura a Arco

A soldadura é uma das técnicas de união populares que pode unir permanentemente dois ou mais materiais juntos com ou sem aplicação de calor, pressão e material de adição. Soldadura por fusão é aquele grupo de processos de soldadura onde superfícies de junção do componente base são fundidas por aquecimento para formar coalescência. Soldadura a arco é o processo de soldadura por fusão mais popular onde calor é aplicado por meio de arco elétrico constituído entre dois elétrodos sob presença de diferença de potencial suficiente. Existem diferentes processos de soldadura a arco para unir variedade de materiais de formas diversas. Soldadura a arco metálico com gás (GMAW) e Soldadura a arco de tungsténio com gás (GTAW) são dois desses processos de soldadura a arco que oferecem certas vantagens únicas.

Soldadura a arco metálico com gás (GMAW) é um processo de união económico no qual coalescência é formada pela fusão de superfícies de junção e metal de adição por meio de arco elétrico constituído entre elétrodo consumível e metal base condutivo. Como o elétrodo é consumível, é continuamente alimentado a uma taxa constante por meio de um alimentador de arame mecanizado. Então não pode ser realizado em modo autogénico pois elétrodo consumível é parte integral do processo. Gás de proteção adequado (inerte ou ativo) pode ser usado para proteger o banho de soldadura de contaminação. No entanto, metal de adição pode ser depositado no cordão de soldadura a uma taxa mais rápida e assim este processo é produtivo e económico. Se realizado corretamente usando conjunto ótimo de parâmetros, pode produzir uma junta sólida e fiável.

Soldadura a arco de tungsténio com gás (GTAW), popularmente conhecida como soldadura de tungsténio gás inerte (TIG), é um processo de soldadura por fusão sofisticado onde união é realizada por formação de coalescência devido à fusão de superfícies de junção. Aqui arco elétrico é constituído entre material base condutivo e elétrodo de tungsténio não consumível. Como o elétrodo é não consumível, material de adição é requerido para aplicar separadamente quando existe folga de raiz suficiente. Também é favorável para modo autogénico de soldadura onde nenhum adição é aplicado. Gás de proteção, preferencialmente gás inerte como argónio, também é aplicado para proteger o banho de metal quente durante a soldadura de oxigénio atmosférico. Embora o processo seja comparativamente mais lento, a sua capacidade de unir diversos metais e produzir juntas fortes e fiáveis torna-o um processo favorável em muitas aplicações. Aparência esplêndida do cordão de soldadura e junta sem defeitos são também duas vantagens importantes. GMAW difere de GTAW em muitos aspetos e as suas diferenças são dadas abaixo em forma de tabela.

Tabela: Diferenças entre processos de soldadura GMAW e GTAW

Elétrodo consumível e não consumível: Durante soldadura a arco, o arco elétrico é estabelecido entre um elétrodo e materiais de trabalho condutivos. Alta densidade de calor deste arco funde superfícies de junção dos componentes base bem como metal de adição se aplicado. Quando um elétrodo funde e consequentemente deposita no cordão de soldadura durante a soldadura, é denominado elétrodo consumível. Noutras palavras, quando o elétrodo é consumido para fornecer adição, é chamado elétrodo consumível. Na soldadura a arco metálico com gás (GMAW), o elétrodo é tipo consumível pois funde devido ao aquecimento do arco e subsequentemente deposita no cordão de soldadura. Contrariamente a isto, no processo de soldadura a arco de tungsténio com gás (GTAW), o elétrodo permanece intacto sob intenso aquecimento do arco. Como não funde para depositar metal de adição necessário, é tipo não consumível. Consequentemente, vida do elétrodo GTAW é maior que a do elétrodo GMAW.

Composição do material do elétrodo: Em GMAW, composição metalúrgica do elétrodo (ou adição) é mais ou menos mesma com a dos componentes base, que devem ser unidos. GTAW sempre utiliza um elétrodo de tungsténio pontiagudo, independentemente da composição do material base. No entanto, alguns elementos de liga (por exemplo tório, óxido de lantânio, óxido de cério, zircónia, etc.) também são adicionados com tungsténio para melhorar várias características de soldadura como emissividade eletrónica, erosão do elétrodo, etc.

Possibilidade de realizar em modo autogénico: Um modo autogénico de soldadura é realizado sem aplicar qualquer metal de adição. Aqui folga de raiz é mantida mínima, geralmente zero. Durante soldadura, apenas superfícies de junção são fundidas por aquecimento via arco elétrico e permitidas arrefecer. O material fundido das duas superfícies mistura-se e ao arrefecer cria o cordão de soldadura. Processo GMAW inerentemente deposita metal de adição no cordão de soldadura pois utiliza um elétrodo consumível. Então não pode ser realizado em modo autogénico. Como soldadura TIG utiliza um elétrodo não consumível, pode ser vantajosamente realizada em modo autogénico. De facto, é um processo de soldadura preferido para união em modo autogénico.

Aplicação de metal de adição externamente: Nenhum metal de adição é requerido para aplicar de fonte externa em processo GMAW pois o elétrodo em si atua como metal de adição. Na soldadura TIG, no entanto, adição pode ser aplicada separadamente se desejado. Embora TIG seja preferido para união em modo autogénico, também pode ser realizado em modo homogéneo ou heterogéneo. Adição na forma de haste de pequeno diâmetro pode ser alimentada à zona de soldadura sob o arco elétrico a uma taxa constante pré-determinada. Esta haste de adição funde devido ao aquecimento do arco e deposita adição necessária. Composição desta haste de adição pode ser similar à do material de trabalho ou pode ser diferente; no entanto, deve ser compatível com metal base caso contrário junta defeituosa será produzida.

Gás de proteção inerte e ativo: Gás de proteção é usado para proteger cordão de soldadura quente de oxigénio atmosférico criando uma camada protetora em torno de toda a zona de soldadura. Também, direta ou indiretamente, ajuda a reduzir nível de respingos, estabilizar arco e melhorar propriedades do cordão de soldadura. Este gás de proteção pode ser inerte ou gás ativo também. Um gás de proteção ativo pode mostrar melhor capacidade em certas situações. Tais gases também podem induzir elementos químicos no cordão de soldadura para melhorar várias propriedades mecânicas da junta. Processo GMAW pode utilizar ambos os tipos de gás de proteção; e consequentemente pode ser classificado em dois grupos — metal inert gas (MIG) e metal active gas (MAG). MIG utiliza apenas gás inerte como argónio, hélio, etc. MAG utiliza gás ativo como dióxido de carbono, oxigénio, etc., geralmente misturado com gás inerte em diferentes proporções. Por outro lado, processo GTAW ou soldadura TIG usa gás inerte apenas, predominantemente argónio.

GMAW é processo mais rápido comparado a TIG: No processo GMAW, elétrodo na forma de arame de pequeno diâmetro e enrolado num carretel é continuamente alimentado por um arranjo mecanizado adequado. Então adição pode ser depositada a uma taxa mais rápida e consequentemente este processo de soldadura é altamente produtivo comparado à soldadura TIG.

Nível de respingos e aparência: Respingos são pequenas gotículas de metal de adição fundido que é produzido devido a dispersão do arco e saem da zona de soldadura. Estes respingos causam perda de metal de adição e assim taxa de deposição de adição não uniforme que às vezes leva a vários defeitos de soldadura incluindo reforço negativo e imprecisão dimensional. Também prejudica aparência e requer retificação após soldadura para sua remoção. Muitos processos de soldadura a arco produzem respingos incluindo GMAW. Não pode ser realizado de forma livre de respingos mesmo se conjunto ótimo de parâmetros de processo for usado e técnica de soldadura adequada for empregada. Soldadura TIG geralmente não produz respingos a menos que superfície do material de trabalho não esteja limpa. Cordão de soldadura produzido por soldadura TIG é suave e superficialmente atrativo.

Proficiência do soldador: GMAW é bastante mais fácil de realizar pois a maioria dos movimentos são automatizados. Mesmo movimento da tocha pode ser automatizado usando arranjo adequado. Estabelecer arco também é mais fácil. Comparado a isto, soldadura TIG é um processo sofisticado e assim requer soldador experiente para realizar soldadura suavemente sem sopro de arco ou terminação indesejada do arco. Estabelecer arco é bastante crucial pois elétrodo de tungsténio pode colar à superfície de trabalho levando a defeito de inclusão de tungsténio.

Comparação científica entre Soldadura a Arco Metálico com Gás (GMAW) e Soldadura a Arco de Tungsténio com Gás (GTAW) é apresentada neste artigo. O autor também sugere que consulte as seguintes referências para melhor compreensão do tópico.

• Soldadura de tungsténio gás inerte (TIG ou GTA) por TWI-Global.com.
• Manual de Soldadura a Arco Metálico com Gás por W. H. Minnick (2007, Goodheart Willcox).
• Soldadura Básica TIG & MIG (GTAW & GMAW) por I. H. Griffin, E. M. Roden e C. W. Briggs (3ª edição, Delmar Cengage Learning).