Processos de Soldagem a Arco Elétrico: Tipos, Eletrodos e Aplicações

A soldagem a arco elétrico abrange uma família de processos unidos pelo uso de arco elétrico como fonte de calor. A classificação fundamental baseia-se no consumo do eletrodo: consumível (funde e torna-se metal de adição) vs. não consumível (não funde, adição separada).

Classificação por Tipo de Eletrodo

A. Eletrodos Consumíveis

O eletrodo funde-se e fornece metal de adição. Proteção por gás, escória, ou ambos.

1. SMAW — Shielded Metal Arc Welding (Eletrodo Revestido / "Stick")

• Eletrodo: vareta metálica + revestimento extrudado (fundente, formadores de escória, estabilizadores de arco, elementos de liga).
• Proteção: gás (decomposição revestimento) + escória (sólida sobre poça).
• Corrente: CA ou CC (DCEP preferido).
• Características: portátil, versátil, todas posições, vento tolerável, baixo custo equipamento. Produtividade baixa.
• Aplicações: construção, naval, tubulação, manutenção, reparo, campo.

2. GMAW — Gas Metal Arc Welding (MIG/MAG)

• Eletrodo: arame sólido contínuo (consumível).
• Proteção: gás externo (Ar, CO₂, misturas). Sem escória (arame sólido).
• Corrente: CC (DCEP). Fonte tensão constante (CV).
• Modos transferência: curto-circuito, spray, pulsado.
• Aplicações: automotivo, estruturas, tubulação, fabricação geral, robótica. Alta produtividade.

3. FCAW — Flux Cored Arc Welding (Arame Tubular)

• Eletrodo: arame tubular (fundente interno ± elementos de liga).
• Subtipos:
  • FCAW-G (Gas Shielded): fundente + gás externo (CO₂/Ar/CO₂). Alta taxa deposição, todas posições.
  • FCAW-S (Self-Shielded): fundente gera gás + escória. Sem gás externo. Campo, vento, estrutural.
• Corrente: CC (DCEP). Fonte CV.
• Aplicações: naval, offshore, pontes, estruturas pesadas, tubulação (FCAW-G), campo/vento (FCAW-S).

4. SAW — Submerged Arc Welding (Arco Submerso)

• Eletrodo: arame(s) sólido(s) contínuo(s) (single/twin/tandem).
• Proteção: camada espessa de fluxo granular (fundente) cobre arco completamente. Arco invisível.
• Corrente: CA ou CC (DCEP/AC). Fonte CC/CV.
• Características: extrema taxa deposição (10-30+ kg/h), penetração profunda, sem respingos/UV/fumos visíveis, qualidade consistente. Só posição plana/horizontal (1G/1F/2F).
• Aplicações: vasos pressão, tubos longitudinais/espirais, vigas, placas, revestimento duro (hardfacing).

5. ESW — Electroslag Welding (Eletroescória)

• Princípio: arco inicia → fluxo funde → condutividade elétrica da escória mantém calor (Joule) → metal funde verticalmente. Sem arco na fase principal.
• Eletrodo: arame(s) consumível(is). Fluxo condutivo.
• Aplicação única: juntas de topo em chapas grossas (> 25 mm, até 300+ mm) em passe único vertical. Estruturas pesadas, reatores, eixos.

6. SW — Stud Welding / Arco Curto (Arc Stud Welding)

• Processo: pino (stud) com ponta de ignição → arco curto (ms) → pino mergulha em poça → forjado por mola. Com/sem ferrolho (ceramic ferrule).
• Aplicações: fixação de chapas, isolamento, refratário, automotivo, naval, construção (shear connectors).

B. Eletrodos Não Consumíveis

Eletrodo não funde (tungstênio). Metal de adição separado (vareta) ou autogênico (sem adição). Proteção por gás inerte.

7. GTAW — Gas Tungsten Arc Welding (TIG / Tungsten Inert Gas)

• Eletrodo: tungstênio puro (WP), 2% Thoriado (WT20 - radioativo, em desuso), 2% Ceriado (WC20), 1,5% Lantanado (WL15), 2% Lantanado (WL20), Zirconiado (WZr).
• Proteção: gás inerte (Ar, He, Ar/He).
• Corrente: CC (DCEN padrão para ferrosos, DCEP para Al/Mg limpeza óxido), CA (Al/Mg — limpeza catódica).
• Características: arco estável, controle preciso, sem respingos, sem escória, alta qualidade, todas posições. Lento, alta habilidade, custo alto.
• Aplicações: aeroespacial, nuclear, alimentício/farmacêutico, tubulação fina, raiz de tubos, ligas exóticas (Ti, Ni, Zr, Ta), reparo de moldes.

8. PAW — Plasma Arc Welding

• Princípio: arco constrito em bico de cobre (orifício fino) → plasma de alta densidade energética (10⁶-10⁷ W/cm²).
• Dois gases: gás plasma (orifício) + gás proteção (externo). Ar, He, H₂, misturas.
• Modos: microplasma (0,1-15 A, chapas 0,1-1 mm), chave (keyhole, > 15 A, penetração total passe único).
• Aplicações: tubos/tubulações Inox/Ti, lâminas turbina, eletrônica, médica, soldagem de precisão automatizada.

Tabela Resumo: Processos a Arco Principal

Processo	Eletrodo	Proteção	Corrente	Posições	Produtividade	Habilidade	Principais Usos
SMAW	Consumível (revestido)	Gás + Escória	CA/CC	Todas	Baixa	Média	Construção, naval, manutenção, campo
GMAW (MIG/MAG)	Consumível (arame sólido)	Gás	CC (CV)	Todas (pulsado)	Alta	Média	Auto, estruturas, tubos, robótica
FCAW-G	Consumível (tubular c/ gás)	Gás + Fundente	CC (CV)	Todas	Muito Alta	Média	Naval, offshore, estrutural pesado
FCAW-S	Consumível (tubular auto)	Fundente (gás+escória)	CC (CV)	Todas	Alta	Média	Campo, vento, estrutural, tubos
SAW	Consumível (arame(s))	Fluxo granular	CA/CC	Plana/Horiz.	Extrema	Baixa (setup)	Vasos, tubos, vigas, hardfacing
ESW	Consumível (arame)	Escória condutiva	CA/CC	Vertical (1G)	Extrema (1 passe)	Especializada	Chapas grossas >25mm, junta topo
GTAW (TIG)	Não consumível (W)	Gás inerte	CC/CA	Todas	Baixa	Muito Alta	Aero, nuclear, fino, exótico, raiz
PAW	Não consumível (W)	2 gases (plasma+shield)	CC	Todas	Média-Alta	Alta	Precisão, tubos Inox/Ti, keyhole

A seleção do processo equilibra: junta, material, espessura, posição, volume, qualidade, custo, ambiente, norma. A qualificação de procedimento (WPS/WPQR) e soldadores (WPQ) é mandatória para aplicações normatizadas (ASME IX, AWS D1.1, ISO 15614).