Eletrodos de Soldagem: Tipos, Usos e Como Funcionam

O que são eletrodos de soldagem?

Eletrodos de soldagem são comprimentos de fio conectados à máquina de solda para criar um arco elétrico. A corrente passa por este fio produzindo um arco, que gera muito calor para derreter e fundir o metal na soldagem.

Um eletrodo é um fio metálico revestido. É feito de materiais semelhantes ao metal que está sendo soldado. Para começar, existem eletrodos consumíveis e não consumíveis. Na soldagem a arco com eletrodo revestido (SMAW), também conhecida como solda a bastão, os eletrodos são consumíveis, o que significa que o eletrodo é consumido durante o uso e derrete junto com a solda.

Na soldagem TIG (Tungsten Inert Gas), os eletrodos são não consumíveis, então não derretem e não fazem parte da solda. Com a soldagem MIG/MAG (GMAW), os eletrodos são arames alimentados continuamente. A soldagem com arame tubular (FCAW) requer um eletrodo tubular consumível alimentado continuamente contendo fundente.

MAIS: O que é Soldagem?

Como Escolher Eletrodos de Soldagem?

Eletrodos revestidos estão disponíveis em uma ampla gama de tipos, cada um fornecendo diferentes propriedades mecânicas e operando com um tipo específico de fonte de energia de soldagem. Existem vários fatores a considerar na seleção do eletrodo:

1. Propriedades do metal de base
2. Resistência à tração
3. Corrente de soldagem
4. Espessura, formato e preparação da junta do metal de base
5. Posição de soldagem
6. Especificações e condições de serviço
7. Condições ambientais do trabalho

Antes de ligar sua máquina e pegar o porta-eletrodo, saiba mais sobre cada um desses fatores.

Propriedades do metal de base

O primeiro passo na escolha de um eletrodo é determinar a composição do seu metal de base. Seu objetivo é igualar (ou aproximar) a composição do eletrodo ao tipo de metal de base, o que ajudará a garantir uma solda forte. Se você tem dúvidas sobre a composição do seu metal de base, faça estas perguntas:

• Como é o aspecto do metal? Se estiver trabalhando com uma peça quebrada ou componente, verifique se a superfície interna é grossa e granulada, o que geralmente significa que o material de base é metal fundido.
• O metal é magnético? Se o metal de base for magnético, é provável que seja aço carbono ou aço liga. Se não for magnético, o material pode ser aço manganês, aço inoxidável austenítico série 300, ou uma liga não ferrosa como alumínio, latão, cobre ou titânio.
• Que tipo de faíscas o metal emite ao ser tocado por uma esmerilhadeira? Como regra geral, mais brilho nas faíscas indica maior teor de carbono, como no aço grau A-36.

Um formão "morde" o metal de base ou ricocheteia? Um formão morde metais mais macios, como aço doce ou alumínio, e ricocheteia em metais mais duros, como aço alto carbono, cromo-molibdênio ou ferro fundido.

Resistência à tração

Para evitar trincas ou outras descontinuidades na solda, iguale a resistência à tração mínima do eletrodo à resistência à tração do metal de base. Você pode identificar a resistência à tração de um eletrodo revestido consultando os dois primeiros dígitos da classificação AWS impressa no lado do eletrodo.

Por exemplo, o número "60" em um eletrodo E6011 indica que o metal de adição produz um cordão de solda com resistência à tração mínima de 60.000 psi e, como resultado, funcionaria bem com aço de resistência à tração similar.

Corrente de soldagem

Alguns eletrodos podem ser usados apenas com fontes de energia CA ou CC, enquanto outros são compatíveis com ambos. Para determinar o tipo de corrente correto para um eletrodo específico, consulte o quarto dígito da classificação AWS, que representa o tipo de revestimento e o tipo de corrente de soldagem compatível.

O tipo de corrente que você usa também influencia o perfil de penetração da solda resultante. Por exemplo, um eletrodo compatível com CC+, como E6010, proporciona penetração profunda e produz um arco extremamente apertado.

Também tem a capacidade de "cavar" através de ferrugem, óleo, tinta e sujeira. Um eletrodo compatível com CC-, como E6012, proporciona penetração suave e funciona bem ao unir duas juntas ou soldar filetes em alta velocidade, alta corrente na posição horizontal.

Um eletrodo compatível com CA, como E6013, produz um arco suave com penetração média e deve ser usado para soldar chapas novas e limpas.

Espessura, formato e preparação da junta do metal de base

Materiais espessos requerem um eletrodo com máxima ductilidade e baixo hidrogênio para evitar trincas na solda. Eletrodos com classificação AWS terminados em 15, 16 ou 18 fornecem excelentes propriedades de baixo hidrogênio e boa tenacidade (valores de impacto altos) para acomodar tensões residuais.

Para materiais finos, você precisará de um eletrodo que produza arcos suaves, como um 6013. Além disso, eletrodos de menor diâmetro proporcionarão penetração rasa para ajudar a evitar burn-through (furação) em materiais mais finos.

Você também deve avaliar o desenho e o encaixe da junta. Se estiver trabalhando em uma junta com encaixe justo ou que não seja biselada, use um eletrodo que forneça um arco de penetração para garantir penetração suficiente, como E6010 ou E6011. Para materiais com aberturas de raiz largas, selecione um eletrodo, como E6012, que crie um cordão de solda côncavo adequado para preencher lacunas e fazer soldas de topo.

Posição de soldagem

Para determinar em qual(is) posição(ões) um determinado eletrodo é qualificado, consulte o terceiro dígito na classificação AWS. Veja como decifrar a posição qualificada do eletrodo:

• 1 = chapa, horizontal, vertical e overhead (teto)
• 2 = chapa e horizontal apenas

Por exemplo, um eletrodo 7018 pode ser usado em posições chapa, horizontal, vertical e overhead.

Especificações e condições de serviço

Certifique-se de avaliar as condições que a peça soldada encontrará durante seu serviço. Se for usada em ambientes de alta temperatura ou baixa temperatura submetidos a carregamento de choque repetitivo, um eletrodo de baixo hidrogênio com maior ductilidade reduzirá a chance de trincas na solda.

Também verifique as especificações de soldagem se estiver trabalhando em aplicações críticas, como fabricação de vasos de pressão ou caldeiras. Na maioria dos casos, essas especificações exigirão tipos específicos de eletrodos.

Condições ambientais do trabalho

Para obter os melhores resultados, você deve sempre remover carepa excessiva, ferrugem, umidade, tinta e graxa. Metais de base limpos ajudam a evitar porosidade e aumentam as velocidades de avanço.

Se a limpeza do metal de base não for possível, eletrodos E6010 ou E6011 fornecem um arco de penetração profunda que tem a capacidade de cortar contaminantes.

Como Ler o Código nos Eletrodos Revestidos?

A Sociedade Americana de Soldagem (AWS) possui um sistema de numeração que oferece informações sobre um eletrodo específico, como para qual aplicação é mais adequado e como deve ser operado para máxima eficácia.

Dígito	Tipo de Revestimento	Corrente de Soldagem
0	Celulose sódica alta	CC+
1	Celulose potássica alta	CA, CC+ ou CC-
2	Titânia sódica alta	CA, CC-
3	Titânia potássica alta	CA, CC+
4	Pó de ferro, titânia	CA, CC+ ou CC-
5	Baixo hidrogênio sódico	CC+
6	Baixo hidrogênio potássico	CA, CC+
7	Óxido de ferro alto, pó potássio	CA, CC+ ou CC-
8	Baixo hidrogênio potássico, pó de ferro	CA, CC+ ou CC-

O "E" indica um eletrodo de soldagem a arco. Os dois primeiros dígitos de um número de 4 dígitos e os três primeiros dígitos de um número de 5 dígitos representam a resistência à tração. Por exemplo, E6010 significa 60.000 psi de resistência à tração, e E10018 significa 100.000 psi.

O penúltimo dígito indica a posição. Então, "1" significa eletrodo para todas as posições, "2" para eletrodo chapa e horizontal, e "4" para chapa, horizontal, vertical descendente e overhead. Os dois últimos dígitos especificam o tipo de revestimento e a corrente de soldagem.

E	60	1	10
Eletrodo	Resistência à Tração	Posição	Tipo de Revestimento & Corrente

O que é o revestimento do eletrodo de soldagem?

Os revestimentos de eletrodos devem fornecer proteção gasosa para o arco, fácil partida e estabilidade do arco, uma escória protetora, bom formato de solda e, o mais importante, um escudo gasoso que consuma o oxigênio circundante e proteja o metal de solda fundido.

Vários tipos de eletrodos estão disponíveis, o tipo sendo frequentemente definido pela natureza do revestimento.

O Revestimento do Eletrodo é coberto com uma cobertura de qualidade relativamente alta aplicada em uma camada de 1 a 3 mm de espessura. O peso de tal revestimento varia de 15 a 30% do peso do eletrodo. A maior parte da soldagem é feita com eletrodos revestidos. Isso restringe o processo a uma operação manual lenta. Se o revestimento de fundente for colocado dentro de um tubo longo, o eletrodo pode ser na forma de um arame nu em forma de bobina.

Então, o processo de arco protegido pode ser contínuo e automático. O propósito principal de um revestimento leve é aumentar a estabilidade do arco; o revestimento também é chamado de revestimento ionizante. Como o revestimento do eletrodo é frágil, apenas eletrodos retos podem ser usados.

A função dos revestimentos de eletrodos

• Melhorar a estabilidade do arco fornecendo certos produtos químicos que têm essa capacidade ao ionizar o caminho do arco
• Fornecer uma atmosfera gasosa protetora para evitar captação de oxigênio, hidrogênio e nitrogênio pelo metal fundido
• Escória protetora sobre o metal quente
• Fornecer fundente, que ajuda a remover óxidos e outras impurezas dos metais fundidos
• Reduzir respingos de metal de solda – quando o revestimento queima mais lentamente que o núcleo
• Atua como desoxidante
• Reduz a taxa de resfriamento da solda (devido à camada protetora de escória) para evitar endurecimento
• Os revestimentos são normalmente isolantes de eletricidade e, portanto, impedem o uso de eletrodos em ranhuras estreitas, etc.

Tipos de Revestimentos:

Embora existam características universais dentro de cada tipo de revestimento de eletrodo, a composição química única de cada revestimento individual proporcionará diferentes propriedades. Pesquise as melhores aplicações de cada revestimento para garantir que você escolha um que se adapte bem ao seu projeto.

Celulose:

Estes revestimentos compreendem cerca de um terço de celulose e dois terços de outros materiais orgânicos. Quando expostos ao arco de soldagem, os materiais se decompõem para formar três gases separados — hidrogênio, monóxido de carbono e dióxido de carbono — que fortalecem o arco. Essa força adicionada permite que a corrente penetre mais profundamente no metal, resultando em soldas mais fortes.

Os revestimentos de celulose também emitem uma camada de gás para proteger o banho de solda de impurezas. A camada de gás cria uma barreira entre o metal e outros elementos, como oxigênio, nitrogênio e hidrogênio, que podem criar porosidade em uma solda. A porosidade é veneno para uma solda, então usar eletrodos com revestimento de celulose pode ajudar a garantir juntas de solda de maior qualidade.

Os revestimentos de celulose vêm em uma variedade de misturas químicas, cada uma com suas próprias propriedades únicas e melhores aplicações. Embora o componente de celulose seja uma regra geral, os materiais orgânicos adicionais variam muito.

Mineral:

Os revestimentos minerais deixam uma camada de escória sobre a solda. Embora a escória possa parecer um efeito colateral irritante, ela serve a um propósito muito útil. A escória de um eletrodo com revestimento mineral esfria muito mais lentamente do que um eletrodo com revestimento de celulose e o material soldado por baixo.

Isso permite tempo para que as impurezas migrem para a superfície do metal, impedindo que comprometam a estrutura da solda.

Mistura:

Revestimentos de eletrodos com uma combinação de celulose e minerais são uma escolha popular entre fabricantes porque fornecem o melhor dos dois mundos. Como esses revestimentos podem ter de apenas alguns componentes a mais de 10 ingredientes diferentes, a diversidade química desses revestimentos fornece uma gama de benefícios significativos.

Ter tanto gás de proteção quanto proteção de escória em uma solda pode ser incrivelmente útil ao trabalhar com metais de base particularmente temperamentais.

Revestimentos de Eletrodos Mais Comuns:

Embora existam certas aplicações que exigem revestimentos e características específicas de eletrodos, estes são cinco dos revestimentos de eletrodos de soldagem mais comuns que você provavelmente verá.

Eletrodos de Celulose:

Bem adequados para posicionamento vertical, eletrodos de celulose deixam uma camada de escória muito fina e fácil de remover. Os revestimentos de celulose se decompõem em hidrogênio e dióxido de carbono quando aquecidos. Isso fornece uma camada de gás protetor eficaz sobre o banho de solda.

No entanto, isso também pode colocar a solda em risco de fragilização por hidrogênio. Em sua forma mais pura, revestimentos de celulose funcionam melhor com CC. No entanto, a adição de diferentes elementos ao revestimento pode permitir uso com CA também. Eletrodos de celulose dão toda a facilidade de um revestimento rutílico, mas com penetração mais profunda e escória menos problemática.

Eletrodos Rutílicos:

Quase idênticos à celulose, a principal diferença é que o rutílico tem uma porcentagem maior de dióxido de titânio. Isso cria um escudo gasoso de oxigênio, nitrogênio, carbono e hidrogênio, tornando os eletrodos rutílicos adequados para soldagem de aço baixo carbono.

No entanto, a escória de eletrodos rutílicos pode tender a deixar vestígios de titânio no metal depositado. A adição de celulose aos revestimentos de eletrodos rutílicos fornece proteção adicional sobre o banho de solda. Esses eletrodos emitem níveis mais baixos de respingos e emissões de fumos e são ótimos para uso em todas as posições.

Eletrodos de Óxido de Ferro:

Bons para uso com CA e CC, eletrodos de óxido de ferro produzem escória muito fácil de remover da solda. A composição química deste revestimento é rica em oxigênio e pode tender a causar depósitos de solda mais fracos em resistência geral.

O risco de fragilização por hidrogênio, porém, é significativamente menor do que com eletrodos de celulose. Eletrodos de óxido de ferro proporcionam excelente controle do arco e permitem colocação precisa e limpa do cordão.

Eletrodos Básicos:

Também chamados de eletrodos de hidrogênio controlado, estes eletrodos requerem um pouco mais de cuidado antes da soldagem. Os eletrodos devem ser armazenados em local seco e assados antes do uso. A falha em fazer isso pode criar uma composição química instável no revestimento, resultando em uma estrutura de solda comprometida.

Eletrodos básicos depositam um nível baixo e controlado de hidrogênio, o que minimiza o risco de porosidade e trincas em uma solda. Se armazenados e mantidos adequadamente, estes eletrodos são uma ótima opção para trabalhar com aço.

Eletrodos de Pó de Ferro:

Estes eletrodos são variações de outros revestimentos de eletrodos resultantes da adição de pó de ferro a uma mistura. Pós metálicos estão se tornando uma adição cada vez mais popular às misturas de revestimento de eletrodos, pois podem ajudar a aumentar a eficiência e a qualidade geral da solda. Eletrodos de pó de ferro são uma variação comum em eletrodos de celulose que permitem o uso do eletrodo com CA.

Ao trabalhar com um tipo de soldagem que requer eletrodos revestidos separados, dedicar tempo para entender as diferentes opções disponíveis pode fazer ou quebrar um projeto. Lembre-se de considerar fatores adicionais — como posição, resistência à tração e metais de núcleo — ao decidir sobre um eletrodo.

Tipos de Eletrodos de Soldagem

As varetas usadas para soldagem MIG e stick são exemplos de eletrodos consumíveis. Elas têm material de adição, que derrete para criar juntas de solda.

A soldagem TIG, por outro lado, emprega eletrodos não consumíveis. Estes eletrodos consistem principalmente de tungstênio, que não derrete (diferente dos eletrodos consumíveis) devido ao seu alto ponto de fusão. Ele apenas fornece um arco elétrico para soldagem. O material de adição é fornecido usando um arame alimentado manualmente.

Portanto, a principal diferença entre os dois é que eletrodos consumíveis derretem, enquanto eletrodos não consumíveis não derretem.

As duas categorias têm vários tipos de eletrodos, também.

Eletrodos consumíveis

Eletrodos consumíveis são a chave para soldagem stick, MIG e arco com arame tubular. Os eletrodos consumíveis usados para soldagem stick são chamados de eletrodos revestidos. Estes incluem eletrodos de revestimento pesado, arco protegido e eletrodos de revestimento leve.

1. Eletrodos de revestimento leve

Como o nome indica, eletrodos de revestimento leve têm um revestimento fino em sua superfície, aplicado por métodos como pulverização e pincelamento.

Estes eletrodos e seus revestimentos são feitos de vários materiais diferentes. O material de adição tem muitas semelhanças com o metal de base que está sendo soldado.

O revestimento leve também serve a outro propósito vital. Este revestimento reduz impurezas, como enxofre e óxido, para dar uma solda de melhor qualidade. Também permite uma fusão mais consistente do material de adição para que você possa criar um cordão de solda suave e confiável.

Como o revestimento é fino, a escória produzida não é muito grossa. Eletrodos de arco protegido têm algumas semelhanças com eletrodos de revestimento leve. A principal diferença é que eles têm um revestimento mais grosso. Estes eletrodos de alta resistência são adequados para aplicações de soldagem mais exigentes, por exemplo, soldagem de ferro fundido.

2. Eletrodos nus

Usar eletrodos nus pode ser complicado porque o arco é um tanto instável e difícil de controlar. O revestimento leve aumenta a estabilidade do arco elétrico, tornando mais fácil para você gerenciar. Eletrodos nus têm aplicações limitadas. Por exemplo, são usados para soldagem de aço manganês.

3. Eletrodos de arco protegido

Eletrodos de arco protegido têm três tipos diferentes de revestimentos, que servem a diferentes propósitos. Um tipo de revestimento contém celulose e usa uma camada de gás protetor para proteger a região da solda. O segundo tipo de revestimento tem minerais que produzem escória. O terceiro tipo de revestimento tem uma combinação de minerais e celulose.

Eletrodos de arco protegido geram uma camada de gás protetor, que forma uma barreira eficaz para proteger a zona de solda quente de contaminação e corrosão pelo ar circundante. Isso resulta em soldas mais fortes e confiáveis. A zona de solda aquecida deve ser mantida segura de gases atmosféricos como nitrogênio e oxigênio, que reagem com o metal de alta temperatura para produzir soldas quebradiças, porosas e fracas.

Eletrodos de arco protegido minimizam enxofre, óxidos e outros tipos de impurezas dentro do metal de base para dar soldas regulares, suaves e limpas. Estes eletrodos revestidos também produzem um arco elétrico mais estável comparado a eletrodos nus, o que torna a soldagem mais gerenciável e reduz respingos.

Eletrodos de arco protegido também produzem escória devido ao revestimento mineral. Esta escória parece ser um incômodo para remover, mas serve a um propósito benéfico. Ela esfria muito mais lentamente comparado a eletrodos de arco protegido. Este processo extrai impurezas e as envia para a superfície. Consequentemente, você obterá soldas de alta qualidade que são limpas, duráveis e fortes.

Eletrodos não consumíveis

Eletrodos não consumíveis são mais simples de entender não apenas porque não derretem, mas também porque existem apenas dois tipos.

1. Eletrodos de carbono

O primeiro tipo é o eletrodo de carbono usado para corte e soldagem. Este eletrodo é feito de grafite de carbono. Pode ser revestido com uma camada de cobre ou deixado nu.

A Sociedade Americana de Soldagem não emitiu especificações para este tipo de eletrodo. No entanto, especificações militares existem para eletrodos de carbono.

2. Eletrodos de tungstênio e seus diferentes tipos

O segundo tipo de eletrodo não consumível é o eletrodo de tungstênio, usado para soldagem TIG. Estes eletrodos consistem de tungstênio puro (que têm marcações verdes), tungstênio contendo 0,3 a 0,5% de zircônio (marcações marrons), tungstênio com 2% de tório (marcações vermelhas) e tungstênio contendo 1% de tório (marcações amarelas).

Eletrodos não consumíveis feitos de tungstênio puro têm uso limitado e são adequados para trabalhos leves de soldagem. Existem duas razões para isso. Primeiro, tungstênio puro não possui a durabilidade e resistência de ligas de tungstênio. Segundo, tungstênio puro pode sofrer problemas com correntes altas.

Eletrodos de tungstênio com 0,3 a 0,5% de zircônio oferecem excelentes resultados com corrente alternada. São uma melhoria sobre tungstênio puro, mas não tão bons quanto eletrodos de tungstênio com teor de tório.

Eletrodos de tungstênio com 1-2% de tório são alguns dos eletrodos não consumíveis mais amplamente usados, pois duram mais e têm maior resistência que outros tipos de eletrodos de tungstênio. Podem ser usados para correntes mais altas comparado a eletrodos de tungstênio puro. Estes eletrodos também proporcionam maior controle do arco e são mais fáceis de iniciar.

Ao usar um eletrodo de tungstênio, é melhor usar a corrente máxima permitida se eles tiverem forma cilíndrica simples, ou então torna-se difícil controlar e sustentar o arco.

Para melhor controle e estabilidade do arco, você deve afiar as pontas destes eletrodos em um ponto, ou seja, tornar as pontas cônicas. Se fizer isso, terá que selecionar partida por toque em vez de máquinas de solda CC.

Lembre-se de que eletrodos de tungstênio com tório e zircônio terão durabilidade melhorada que eletrodos de tungstênio puro se você optar por eletrodos cônicos usando partida por toque.