Soldagem TIG vs A-TIG: Principais Diferenças Explicadas

A soldagem é um processo de união antigo que pode montar eficiente e economicamente dois ou mais elementos estruturais permanentemente. Existe uma grande variedade de processos de soldagem que podem unir estruturas de diversos materiais de maneiras multifacetadas. A Soldagem a Arco de Tungstênio com Gás Inerte (GTAW), popularmente conhecida como Soldagem TIG (Tungsten Inert Gas), é um dos processos de soldagem por fusão onde metais podem ser unidos por coalescência ou formação de cordão de solda devido à fusão das superfícies de contato dos componentes base. O arco elétrico, constituído entre o eletrodo e os metais base condutivos, é usado para fins de aquecimento e fusão.

Como consequência do extenso desenvolvimento nas últimas décadas, a soldagem TIG emergiu como uma técnica de soldagem promissora e confiável para unir permanentemente dois ou mais componentes metálicos. Pode ser realizada em modo autogênico; no entanto, material de adição também pode ser aplicado quando pretendido (tanto modos homogêneos quanto heterogêneos são possíveis). A aparência suntuosa do cordão de solda, maior eficiência do arco, menor chance de defeito e nível mínimo de respingos tornaram este processo uma técnica de fabricação favorável em uma ampla gama de aplicações industriais, incluindo construção, automobilística e aeroespacial.

Funcionamento da Soldagem TIG

Na soldagem TIG, o arco elétrico é estabelecido entre o eletrodo não consumível (feito de tungstênio com pequenos elementos de liga) e a peça de trabalho condutiva. Este calor do arco funde as superfícies de contato dos componentes base, que finalmente produzem coalescência. O metal de adição, se aplicado, também se deposita na abertura da raiz em estado fundido devido ao aquecimento do arco. O preparo de borda também pode ser realizado se a espessura da chapa for superior a 4 – 5 mm. Apesar de muitas vantagens, a soldagem TIG é limitada pela penetração alcançável, que é de cerca de 3 – 3,5 mm baseada em muitos parâmetros relevantes. Alcançar profundidade de penetração superior a 3,5 mm em um único passe é praticamente difícil com soldagem TIG, senão impossível.

Soldagem A-TIG (Activated Tungsten Inert Gas)

Esta limitação desperta interesse palpável de pesquisa e, como consequência, muitas variantes surgiram que fornecem vantagens únicas sobre o processo convencional de soldagem TIG. A soldagem TIG ativada e a soldagem TIG com fluxo ligado são duas variantes notáveis. Na soldagem A-TIG (Activated Tungsten Inert Gas), uma fina camada de fluxo ativador é aplicada nas superfícies de contato e região adjacente dos componentes base antes da soldagem. Isso mostra resultado promissor ao aumentar a profundidade de penetração em 3 vezes ou mais em comparação com a soldagem TIG convencional com parâmetros de processo semelhantes. Portanto, alcançar penetração de 7 – 11 mm é viável com soldagem A-TIG, o que resulta em notável melhoria da produtividade em toda a fabricação. As diversas diferenças entre a soldagem TIG e a soldagem A-TIG são apresentadas abaixo em formato de tabela. Vale mencionar que ambos os processos são realizados no mesmo conjunto e da mesma forma, exceto pela aplicação de fluxo na soldagem A-TIG.

Tabela: Diferenças entre Soldagem TIG e Soldagem A-TIG

Uso de Fluxo Ativador

Esta é a principal diferença entre a soldagem TIG e a soldagem A-TIG, pois o fluxo ativador é usado apenas na última. Tal fluxo ativador inclui um grande número de óxidos e haletos de metal, como óxido de titânio (TiO₂), sílica (SiO₂), óxido de cromo (Cr₂O₃), carbonato de magnésio (MgCO₃), óxido de magnésio (MgO), dióxido de manganês (MnO₂), óxido de cálcio (CaO), óxido de alumínio (Al₂O₃), dióxido de zircônio (ZrO₂), etc. Uma mistura homogênea de tais fluxos em diferentes proporções também é usada. Tal fluxo é primeiro misturado com solvente adequado para preparar uma pasta semi-sólida e a mesma é aplicada nas superfícies de contato e regiões adjacentes do componente base. Deve ser aplicado antes da soldagem e deve ser permitido secar antes de estabelecer o arco. O fluxo pode ser aplicado manualmente ou com assistência de sistema mecanizado; no entanto, a espessura desta camada de fluxo deve ser uniforme para obter junta livre de defeitos. Geralmente, esta espessura varia de 30 – 75 µm baseada em vários parâmetros relevantes.

Profundidade de Penetração, Largura do Cordão de Solda e ZTA

Diversas pesquisas mostraram claramente que profundidade de 7 – 11 mm é alcançável em passe único sem qualquer preparo de borda, mas com o uso de fluxo adequado; em comparação com a soldagem TIG comum que pode fornecer penetração máxima de 3,5 mm sob condições semelhantes. Tal notável melhoria na penetração é atribuída à reversão do Efeito Marangoni quando o fluxo é aplicado. O uso de fluxo ativador também leva à constrição do arco, que subsequentemente aumenta a densidade de calor do arco elétrico. Um arco constrito resulta em cordão de solda mais estreito e também ZTA mais estreita, pois menor taxa de entrada de calor é desejada em uma área particular.

Estabelecimento do Arco entre Eletrodos

Todo processo de soldagem a arco requer que um arco elétrico seja estabelecido entre o eletrodo e os materiais de trabalho condutivos. De fato, este arco é a principal fonte de calor para fundir as superfícies de contato do material base. Na soldagem TIG, constituir arco entre eletrodo de tungstênio pontiagudo e metal base condutivo não é problemático. No entanto, com a soldagem A-TIG, devido à presença de camada isolante nas superfícies do metal de trabalho, o fluxo de elétrons é restringido e, assim, estabelecer o arco é um pouco difícil. Frequentemente, uma placa de suporte livre de fluxo adicional é usada na entrada da junta para facilitar este propósito. Também requer uma tensão de circuito fechado um pouco maior para manter o arco durante todo o processo.

Junção de Chapas Finas e Espessas

A soldagem A-TIG inerentemente fornece penetração mais profunda e, portanto, não é econômico usá-la para unir chapas finas ou placas com espessura abaixo de 4 mm. Mesmo se usada para tais casos, então excesso de penetração, imprecisão dimensional e alta deformação serão observados. No entanto, para unir componentes mais espessos, a A-TIG é preferida, pois pode dar penetração de 7 – 11 mm em um único passe e isso também sem qualquer preparo de borda. Por outro lado, a soldagem TIG pode ser vantajosamente usada para união de componentes finos e espessos seguindo a técnica necessária.

Preparo de Borda, Passes Múltiplos e Produtividade

A união de chapas espessas (espessura > 3,5 mm) por soldagem TIG requer preparo de borda adequado e passes múltiplos para preencher adequadamente toda a abertura da raiz. A soldagem multipasse também aumenta o nível de entrada de calor em uma área particular e, assim, a largura da ZTA, deformação, etc. também aumentam, o que geralmente é indesejável. Isso requer grande volume de metal de adição caro, bem como quantidade considerável de tempo. De fato, a soldagem TIG não é adequada quando grande volume de metal de adição é necessário depositar; a soldagem a arco metálico com gás (GMAW) é a escolha preferida em tal cenário. No entanto, a soldagem A-TIG também pode ser vantajosamente usada para tais fins sem requerer preparo de borda ou soldagem multipasse.

A comparação científica entre soldagem TIG e soldagem A-TIG é apresentada neste artigo. O autor também sugere a leitura das seguintes referências para melhor compreensão do tema.

• Babu et al. (2016); Development of flux bounded tungsten inert gas welding process to join aluminum alloys; American Journal of Mechanical and Industrial Engineering; Vol. 1 (3); pp. 58-63.
• Saha et al. (2018); Investigation on the effect of activating flux on tungsten inert gas welding of austenitic stainless steel using ac polarity; Indian Welding Journal; Vol. 51 (2).