Gases de soldagem:101 por que os usamos e seus tipos

O que são gases de soldagem?

O gás de soldagem é usado de várias maneiras diferentes. Isso inclui proteger o arco de impurezas como ar, poeira e outros gases; manter as soldas limpas na parte inferior da costura oposta ao arco (ou purga); e aquecimento de metal. Os gases de cobertura também são usados ​​para proteger o metal após o processo de soldagem.

Os gases usados ​​nos processos de soldagem e corte incluem:

• Gases de proteção, como dióxido de carbono, argônio, hélio, etc.
• Gases combustíveis, como acetileno, propano, butano, etc.
• Oxigênio, usado com gases combustíveis e também em pequenas quantidades em algumas misturas de gases de proteção

Enquanto os soldadores tradicionais sabiam muito pouco sobre gases com sua soldagem, o surgimento das máquinas de soldagem MIG e TIG nos últimos 70 a 80 anos trouxe a necessidade de gás de soldagem como uma mercadoria comum na maioria das oficinas.

À medida que entramos nos principais gases e misturas usados ​​no mundo da soldagem, é fascinante saber o quanto progredimos no curto período de tempo desde que foram implementados pela primeira vez. A progressão é enorme, e o que está reservado para novos gases, ou novas maneiras de usar esses gases, é empolgante.

Neste artigo, exploraremos os diferentes tipos de gás de soldagem e seus usos.

Qual ​​é a finalidade do gás na soldagem?

Há uma variedade de usos diferentes para o gás na soldagem. Isso pode incluir:manter o arco livre de impurezas (como poeira, outros gases, sujeira, etc.),

Também usado para auxiliar na estabilidade do arco e garantir a transferência de metal adequada para muitos processos de soldagem. Certifique-se de que a poça de soldagem permaneça limpa abaixo da costura (isso é conhecido como purga), para cobertura e aquecimento também.

Se você não usar o gás corretamente na soldagem, poderá acabar com uma solda fraca ou porosa ou descobrir que há muitos respingos durante a soldagem. Respingos não estragam a solda, mas reduzem a produtividade, pois requer esforço para limpá-la.

1. Gases inertes e reativos

Existem dois tipos de gás aplicáveis ​​à soldagem:

Gases inertes. Um gás inerte é um gás que não muda sob um determinado conjunto de condições. Gases inertes são frequentemente usados ​​em aplicações de soldagem, vedação ou marcação em um esforço para evitar reações químicas indesejadas que podem degradar uma peça. Essas reações indesejadas incluem oxidação e hidrólise, que são reações com o oxigênio e a umidade do ar.

Nitrogênio purificado e argônio são mais comumente usados ​​como gases inertes devido à sua alta abundância natural (78% N2, 1% Ar no ar) e custo relativamente baixo.

Gases reativos. Também conhecidos como gases inertes, são gases que não sofrem reações químicas sob condições específicas, como oxidação. Estes incluem argônio, dióxido de carbono, hélio e nitrogênio.

Gases de proteção redutores na tecnologia de soldagem são sempre gases mistos constituídos de argônio ou nitrogênio com hidrogênio. O argônio com hidrogênio é usado, por exemplo, na soldagem TIG de aço inoxidável. Nitrogênio e hidrogênio são aplicados como gases de apoio. Atenção:Se a proporção de hidrogênio for superior a 10%, ele deve ser queimado devido aos riscos de incêndio e explosão.

2. Gás de proteção

Quando o ar entra no arco enquanto você está soldando, isso faz com que bolhas de ar se formem dentro do metal fundido, criando uma solda fraca e muito feia. Você não pode soldar MIG ou TIG sem um gás de proteção, a menos que o material de enchimento usado seja fluxado ou revestido com fluxo. Isso serve ao mesmo propósito de um gás de proteção, mantendo as impurezas afastadas, mas de uma maneira diferente.

A maioria dos gases de proteção são inertes, o que os torna ideais para proteger um processo de soldagem, pois permanecem estáveis ​​sob condições extremas de soldagem. Eles também nutrem a solda de diferentes maneiras, dependendo do gás que está sendo usado, incluindo mais penetração, mais fluidez quando fundido e uma superfície mais lisa no cordão.

3. Gás de purga

Os gases de purga são usados ​​para cobrir a parte inferior do material que você está soldando da mesma forma que um gás de proteção, só que é feito separadamente do processo natural da solda.

Enquanto você solda a parte superior de uma junta, a parte inferior da junta é selada e tem um fluxo de gás purgando-a. É frequentemente usado com itens de aço inoxidável e pode ser do mesmo tipo de gás ou de um gás diferente do usado na parte superior da junta.

4. Gás de aquecimento

Certas soldagem, como soldagem a gás e brasagem, requerem gás para aquecer o metal ou as hastes de enchimento para obter a soldagem. Isso substitui a necessidade de um arco.

Tipos específicos de soldagem exigem que o metal seja pré-aquecido antes da soldagem, para a qual esse gás é usado. O gás é simplesmente um combustível misturado com ar ou oxigênio, que é aceso por uma chama para aquecer ou derreter o metal.

5. Gás de cobertura

A cobertura é um processo em que tanques e espaços confinados são preenchidos com gás depois de concluídos para evitar que o ar e outros contaminantes danifiquem ou manchem o produto acabado.

Às vezes, é usado para preencher inteiramente os projetos concluídos. Outras vezes, o gás é adicionado ao tanque cheio de ar, criando uma mistura para manter o tanque puro contra outros gases ou reações.

Os diferentes tipos de gás usados ​​para soldagem

Os dois primeiros gases de proteção, argônio e hélio, são inertes, enquanto os outros quatro – hidrogênio, oxigênio, dióxido de carbono e nitrogênio – são semi-inertes.

Certifique-se de avaliar os objetivos do seu projeto para selecionar o gás certo para a solda em mãos. As coisas a serem lembradas ao selecionar são o custo, o que a preparação envolve, o material de base que você estará soldando, as propriedades da solda finalizada e o que precisa ser feito durante a limpeza pós-soldagem.

Os quatro gases de proteção mais comuns usados ​​na soldagem MIG são argônio, hélio, dióxido de carbono e oxigênio. Cada um oferece vantagens e desvantagens exclusivas em qualquer aplicação.

Argônio (Ar)

O argônio permite uma penetração mais estreita, o que é útil para soldas de topo e filete. Também possui um arco suave e relativamente fluido. Se você for soldar metais não ferrosos, como titânio, alumínio ou magnésio, precisará usar argônio puro.

O argônio também é frequentemente misturado com hidrogênio, hélio ou oxigênio. Isso ajuda a intensificar as características do arco e ajuda na transferência de metal.

Se a qualidade e a estética da solda forem importantes, os gases mistos são bons para usar. Você tem várias opções que variam entre 75-95% de argônio a 5-25% de CO2. Eles produzem melhor estabilidade do arco e reduzem respingos em comparação com 100% de CO2.

Gases mistos também podem ser usados ​​no processo de transferência por pulverização que, por sua vez, proporciona soldas mais atraentes visualmente, bem como maior produtividade. As misturas de argônio/CO2 são boas para soldagem de baixa liga, alguns aços inoxidáveis ​​e metais de carbono. Esteja ciente, no entanto, de que níveis mais altos de CO2 podem causar aumento de respingos.

Hélio (He)

Geralmente usado em metais não ferrosos, o hélio também pode ser usado em aço inoxidável. Funciona bem com metais espessos devido à sua ampla e profunda capacidade de penetração. Geralmente é usado em proporções de 25-75% de hélio para 75-25% de argônio.

Ao ajustar essas proporções, você pode alterar a penetração e o perfil do cordão. Quando usado em aços inoxidáveis, o hélio é geralmente usado em uma combinação de gás tri-mix com CO2 e argônio. O hélio também é usado para evitar a oxidação durante a soldagem de metais como aço inoxidável, alumínio, magnésio e ligas de cobre.

O hélio cria um arco mais quente, o que proporciona velocidades de deslocamento mais rápidas e, portanto, maior produtividade. Dito isto, o hélio é mais caro e requer uma taxa de fluxo mais alta do que o argônio. Pesar o valor do custo do gás em relação às taxas de produtividade é importante ter em mente ao considerar o uso de hélio.

Dióxido de carbono (CO2)

O CO2 é, de longe, o mais comum e um dos únicos gases que podem ser usados ​​em sua forma pura sem a necessidade da adição de gases inertes, como argônio ou hélio. Por isso, o CO2 é a opção mais econômica e uma boa escolha se os custos do projeto forem uma prioridade.

O CO2 puro, também conhecido como 100% CO2, fornece uma penetração profunda da solda, tornando-o útil quando é necessário soldar materiais espessos. Dito isto, o CO2 puro é limitado apenas ao processo de soldagem por curto-circuito e produz um arco menos estável e mais respingos do que quando combinado com outros gases (também conhecidos como ‘gases mistos’).

O CO2 puro é bom para projetos em que a estética da solda não é importante ou a solda não pode ser vista, como na parte inferior de um carro. A limpeza pós-solda também é um pouco mais complicada.

Oxigênio (O2)

Um gás reativo, o oxigênio é normalmente usado em pequenas quantidades quando adicionado a gases de proteção, geralmente entre 1-9%. Isso melhora a fluidez da poça de fusão, bem como a estabilidade e penetração do arco em aço inoxidável, carbono suave e metais de baixa liga.

Não é recomendado usar oxigênio com alumínio, cobre, magnésio ou outros metais exóticos, pois pode causar oxidação.

As misturas de oxigênio/argônio são normalmente usadas em aço inoxidável e metais de carbono simples. Produz um arco estável com respingos limitados. Níveis mais altos de oxigênio, no entanto, podem dificultar a soldagem fora de posição devido ao fato de aumentar a fluidez da poça.

Nitrogênio (N)

Outro gás de proteção barato, o nitrogênio aumenta a penetração da solda e a estabilidade do arco quando misturado com outros gases. Essas misturas também podem melhorar as propriedades químicas de ligas contendo nitrogênio.

O nitrogênio é usado como gás de purga para soldagem de tubos de aço inoxidável. Adicionado ao argônio em pequenas quantidades, também pode ser usado como gás de proteção para aço inoxidável.

Hidrogênio (H)

Quando adicionado ao argônio, o hidrogênio fornece penetração mais profunda e velocidades de soldagem mais rápidas. A mistura de hidrogênio, argônio e dióxido de carbono pode melhorar a penetração da solda. No entanto, se mal utilizado, o hidrogênio pode causar porosidade.

O hidrogênio serve como gás de proteção em aplicações de alta temperatura, como aço inoxidável. Muitas vezes é misturado com argônio para uso em aço inoxidável austenítico.

Os diferentes tipos de gases mistos usados ​​na soldagem

Argônio e CO2

O gás misto mais comum para proteção na soldagem é uma mistura de CO2 Argon. Pode funcionar de 95% – 80% de Argônio e 5% – 20% de CO2. Na maioria das aplicações, isso criará uma solda agradavelmente suave e manterá a quantidade de respingos no mínimo.

Quanto mais espesso for o aço que você deseja soldar, mais dióxido de carbono será necessário na mistura e quanto mais fino for, mais argônio será necessário.

Os soldadores usam essas misturas de gases em:

• Soldagem por arco de metal a gás (GMAW) em aço carbono
• Soldagem por arco com núcleo de fluxo (FCAW) em aço carbono
• Soldagem por arco com núcleo de fluxo (FCAW) em aço inoxidável

Argônio, CO2 e Oxigênio

Se você está procurando um pouco mais de fluidez na poça de solda, provavelmente está procurando uma mistura de argônio, gás CO2 e oxigênio. Você obtém propriedades bastante semelhantes às da mistura de Argônio e Dióxido de Carbono quando se trata da solda acabada.

No entanto, além da fluidez aprimorada, também pode melhorar a velocidade de deslocamento do processo de soldagem e tornar o soldador muito mais produtivo. Usamos nos seguintes processos:

• Soldagem por arco de metal a gás (GMAW) em aço carbono
• Soldagem por arco de metal a gás (GMAW) em aço inoxidável em alguns casos

Argônio, Hélio, CO2

Há uma ampla variedade de misturas diferentes disponíveis quando o gás de solda escolhido é uma mistura de argônio, hélio e dióxido de carbono. Dependendo do que será usado, a mistura será dominada por hélio ou argônio.

Os gases utilizados tornam esta mistura adequada para soldar desde aço carbono a aço inoxidável, podendo até ser utilizado como gás de soldadura de alumínio. (uma boa mistura para soldar aço inoxidável com máquinas MIG)

Argônio/Hélio/CO2 é melhor para os seguintes processos:

• Soldagem por arco de metal a gás (GMAW) em aço inoxidável
• Soldagem por arco com núcleo de fluxo (FCAW) em aço carbono
• Soldagem por arco com núcleo de fluxo (FCAW) em aço inoxidável

Hélio e Argônio

Se você estiver procurando por gás para soldar alumínio, provavelmente usará hélio e argônio misturados. Além do alumínio, também é adequado para soldagem de ligas.

Por quê? Bem, porque a mistura proporciona um nível mais profundo de penetração e também entrega um acabamento amplo na própria solda.

Usamos essa mistura mais comumente em:

• Soldagem por arco de metal a gás (GMAW) em alumínio
• Soldagem por arco de tungstênio a gás (GTAW) em aço inoxidável ou alumínio

Argônio e oxigênio (o2)

Essa mistura de gases não é adequada para aço inoxidável e, se você estiver soldando aço com ela, normalmente será aço de calibre leve. Sua finalidade é ajudar na fusão do material do aço.

Você normalmente não encontrará muito oxigênio nesta mistura de gás argônio porque, caso contrário, queimaria muito quente e a soldagem com gás argônio é para coisas mais finas e materiais mais finos.

Use misturas de argônio/O2 para os seguintes processos de soldagem e metais:

• Soldagem por arco de metal a gás (GMAW) em aços inoxidáveis
• Soldagem por arco de metal a gás (GMAW) em aço carbono

Argônio e hidrogênio

Se você está soldando TIG com gás, uma mistura de hidrogênio e argônio é ideal quando você precisa de uma solda limpa. O hidrogênio impede que qualquer oxigênio no ar entre na solda e cause oxidação.

O produto residual desta reação é a água que evapora rapidamente sob o calor da soldagem. Ajuda a manter um arco estreito e preciso enquanto aumenta a transmissão de calor.

• Soldagem por arco de tungstênio a gás (GTAW) em aço austenítico

Nitrogênio e hidrogênio

Esta mistura tem um uso bastante especializado e é um gás de proteção para a preparação de aços inoxidáveis ​​austeníticos (com alto teor de cromo e níquel com baixo carbono).

Permite um maior nível de penetração ao mesmo tempo que torna o processo de soldagem mais rápido. Também ajuda a melhorar as propriedades mecânicas do produto final de aço inoxidável.

Gases na soldagem oxi-combustível

Os três gases abaixo do acetileno, propano e propileno são usados ​​na soldagem oxi-combustível e são extremamente inflamáveis.

1. Acetileno

O acetileno é muito inflamável e altamente combustível no ar. É muito fácil de fazer e relativamente barato de usar.

É combinado com oxigênio e usado como fonte de combustível em certos tipos de soldagem. Produz uma chama muito quente capaz de cortar ou soldar a maioria dos metais.

2. Propano

O propano também é muito inflamável e é altamente combustível no ar. É mais conhecido como GLP (Gás Líquido de Petróleo) e é usado como fonte de combustível em muitos contextos.

Ele vai queimar a pele se entrar em contato com ele. Surpreendentemente, no entanto, ele não pode ser usado na soldagem a gás porque, ao contrário do acetileno, quando você o queima em oxigênio, ele não cria uma zona redutora (que limparia a superfície do aço ao soldar).

É usado principalmente para brasagem após o término da soldagem.

3. Propileno

O propileno não é realmente um gás puro, é uma mistura com oxigênio. Ele queimará a um calor muito mais alto do que o propano e o oxigênio e é completamente adequado para soldagem por fusão não estrutural, brasagem, aquecimento e muito mais.

No entanto, geralmente é fornecido em pequenos recipientes descartáveis ​​que não são grandes o suficiente para permitir o aquecimento durante a soldagem de itens grandes.

4. Ar Comprimido

Como você pode esperar, o ar comprimido é o mais barato dos gases usados ​​na soldagem porque é ar. (Embora muitas vezes seja um pouco purificado). Quando você mistura ar comprimido com outro combustível, ele pode produzir uma chama forte a uma temperatura mais baixa do que uma chama alimentada por oxi. Para soldadores, isso significa que eles podem obter maior controle sobre a espessura do revestimento de carbono que aplicam à solda.

Segurança de soldagem a gás

Armazenamento e manuseio

• Mantenha os cilindros longe de danos físicos, calor e adulteração.
• Encadeie o equipamento com segurança para evitar quedas.
• Armazene longe de materiais inflamáveis ​​e combustíveis.
• Armazene os cilindros extras de gás e oxigênio separadamente.
• Armazene na posição vertical.
• Feche as válvulas do cilindro antes de mover.
• Tampas de proteção ou reguladores devem ser mantidos.
• Role os cilindros nas bordas inferiores para mover. Não arraste.
• Permita pouco movimento ao transportar.

Dicas gerais de segurança de soldagem a gás

• Inspecione o equipamento quanto a vazamentos em todas as conexões usando uma solução de teste de vazamento aprovada.
• Inspecione as mangueiras quanto a vazamentos e lugares desgastados.
• Substitua as mangueiras ruins.
• Proteja mangueiras e cilindros de faíscas, chamas e metal quente.
• Use um isqueiro de pedra para acender a chama.
• Fique de lado (longe dos reguladores) ao abrir as válvulas do cilindro.
• Abra as válvulas do cilindro muito lentamente para evitar que altas pressões repentinas explodam os reguladores.
• Abra a válvula do cilindro de acetileno apenas ¼-¾ de volta; deixe a chave no lugar para que o cilindro possa ser fechado rapidamente em caso de emergência.
• Abra e acenda o acetileno primeiro, depois abra e ajuste o oxigênio para uma chama neutra.
• Siga as recomendações do fabricante para desligar a tocha. Se as diretrizes não estiverem prontamente disponíveis, a prática comumente aceita é fechar primeiro a válvula de oxigênio.
• Quando terminar, feche as válvulas do cilindro, sangre as linhas para tirar a pressão dos reguladores, enrole as mangueiras e substitua o equipamento.
• Tenha um extintor de incêndio de fácil acesso no local de soldagem.