Sebenta · Montar e executar soldadura MAG/FF, ângulo em chapa nas posições PA, PB, PF e PG em aços temperados e revenidos

Introdução

Esta sebenta ensina a montar e executar soldadura MAG/FF, ou seja, soldadura por arco elétrico com fio fluxado tubular (FCW) e proteção gasosa ativa, processo 136 da nomenclatura EN ISO 4063. É uma das três UCs de soldadura por arco do curso, a par do SER (elétrodo revestido) e do TIG; esta é especificamente sobre fio fluxado com gás, nunca sobre elétrodo revestido ou tungsténio.

O objeto concreto é a junta de ângulo em T, em chapa, nas posições PA, PB, PF e PG, aplicada a aços temperados e revenidos: aços de alta resistência mecânica, sensíveis ao calor introduzido pela soldadura, usados em estruturas metálicas pesadas, gruas e equipamento de movimentação de terras. A escolha destes aços não é acessória: é o que distingue esta UC de um MAG/FF genérico, porque obriga a controlar o aporte térmico, o pré-aquecimento e a temperatura entre passes com um rigor que um aço macio comum não exige.

Objetivos de aprendizagem (referencial): analisar as especificações dos procedimentos de soldadura e a documentação técnica; estabelecer as sequências de operações no posto de trabalho e de fabrico; e executar juntas soldadas para as especificações pretendidas, dominando os consumíveis, as variáveis de processo, a técnica operatória nas quatro posições, a inspeção visual e a manutenção do equipamento.

1. O processo 136: fio fluxado com gás de proteção

O MAG/FF designa a soldadura por arco elétrico com fio fluxado (Flux Cored Wire, FCW) protegida por um gás ativo externo, o processo 136 na EN ISO 4063 (Flux Cored Arc Welding, Gas-shielded, FCAW-G).

O fio é um tubo metálico fino, enrolado a partir de uma fita, com um núcleo de fluxo em pó no interior:

• O invólucro metálico conduz a corrente elétrica e funde para formar o metal de adição.
• O núcleo de fluxo contém desoxidantes, formadores de escória e, consoante o tipo, elementos de liga.
• Ao fundir, o fluxo gera escória que flutua sobre o banho, protegendo-o durante o arrefecimento e ajudando a moldar o cordão.
• Alguns fios libertam ainda gás adicional a partir da decomposição do núcleo, que reforça a proteção do gás externo.

Porque se escolhe o FCAW-G em construção metálica

O FCAW-G junta a produtividade do fio contínuo (sem trocar elétrodos, como no MAG com fio maciço) com a qualidade metalúrgica que a escória proporciona, semelhante à do elétrodo revestido:

• Maior taxa de deposição que o fio maciço, à mesma intensidade.
• Melhor tolerância a preparações de junta menos perfeitas, porque a escória sustenta e protege o banho mesmo com folgas maiores.
• Boa aptidão para chapa espessa e aço de alta resistência, exatamente o caso dos aços temperados e revenidos desta UC.

2. Documentação técnica e a especificação do procedimento (EPS)

Antes de acender o arco, o soldador analisa a documentação técnica, a primeira realização do referencial desta UC.

A Especificação do Procedimento de Soldadura (EPS), seguindo a EN ISO 15609-1, é o documento central: define de forma vinculativa todos os parâmetros que garantem que a soldadura executada tem as propriedades exigidas ao componente. O soldador que ignora a EPS não está apenas a improvisar, está a produzir uma junta cujas propriedades deixaram de estar garantidas.

Ligado a isto está a qualificação do soldador, conforme a EN ISO 9606-1: o soldador só está autorizado a executar o processo, o material e as posições em que foi qualificado. Um soldador qualificado em PA e PF não pode, sem nova qualificação, assinar como responsável por um cordão em PG.

Estabelecer a sequência de operações

A segunda realização do referencial é estabelecer a sequência de operações no posto de trabalho e no fabrico:

• Ordem de preparação da junta, ponteamento, soldadura e acabamento.
• Sequência de cordões em multipasse, que influencia diretamente a distorção final da peça e o aporte térmico acumulado.
• Estimativa de materiais e recursos: quantidade de fio, consumo de gás, tempo de arco aberto.
• Necessidade de pré-aquecimento e de meios para o controlar (maçarico, giz térmico, termómetro de contacto).

3. Consumíveis: o fio fluxado (EN ISO 17632)

A EN ISO 17632 classifica os fios fluxados tubulares para aços não ligados e de grão fino, definindo a resistência mecânica do metal depositado, a composição do gás de ensaio e o tipo de escória.

Tipos de escória: rutilo vs básico

Acondicionamento e escorificação

• Os fios devem ser acondicionados secos; humidade no fluxo introduz hidrogénio no banho, agravando o risco de fissuração a frio.
• Em multipasse, a escória tem de ser removida por completo entre passes, com escova metálica e martelo de picar. Escória retida gera inclusões de escória, um dos defeitos típicos do processo.

4. Gases de proteção ativos (EN ISO 14175)

No processo 136 o gás de proteção é sempre ativo: participa quimicamente no arco e no banho, ao contrário dos gases inertes usados no TIG.

O CO2 puro dissocia-se no calor do arco e liberta oxigénio, o que aumenta a penetração central mas torna o arco mais instável e gerador de projeções. A mistura Ar+CO2 (M21), a mais comum em fabrico com fio fluxado, dá um arco mais estável, um cordão mais estético e permite atingir transferência spray em chapa espessa (capítulo 5).

O caudal de gás típico ronda os 15 a 20 l/min. Caudal insuficiente não protege o banho; caudal excessivo cria turbulência que suga ar para dentro da zona protegida, com o mesmo efeito final: porosidade.

5. Variáveis do processo

Tensão, VAF e intensidade

O equipamento MAG/FF é de tensão constante. O soldador regula a tensão e a velocidade de alimentação do fio (VAF); a intensidade resulta desse par, num efeito autorregulador do arco.

• VAF (m/min): quanto mais rápido o fio avança, maior a intensidade resultante e maior a taxa de deposição.
• Tensão (V): controla o comprimento do arco. Tensão baixa dá arco curto, cordão estreito e convexo; tensão alta alarga e achata o cordão.
• Existe sempre uma janela VAF/tensão coerente para cada diâmetro de fio e gás; sair dela produz projeções, porosidade ou falta de fusão.

Stick-out e indutância

• Stick-out (extensão livre): distância entre o bocal de contacto e a peça, tipicamente 15 a 25 mm no FCAW-G, maior do que no MAG com fio maciço, porque pré-aquece o fio por efeito Joule antes de este chegar ao arco, aumentando a deposição. Stick-out excessivo instabiliza o arco e reduz a penetração; stick-out curto demais provoca salpicos no bocal e o seu sobreaquecimento.
• Indutância: regula a rapidez de subida da corrente nos curto-circuitos da transferência por curto-circuito. Mais indutância suaviza a transferência e reduz projeções; menos indutância dá um arco mais penetrante mas mais "duro".

Exemplo resolvido · ler o arco

6. Modos de transferência metálica

• O curto-circuito é o modo usado nas quatro posições desta UC, porque produz um banho pequeno que não escorre nem em PF nem em PG.
• O globular é uma transição instável entre curto-circuito e spray, com gotas grandes e irregulares; não é um modo de trabalho válido, é sinal de parâmetros mal escolhidos entre as duas zonas estáveis, e deve corrigir-se ajustando tensão e VAF.
• O spray exige intensidade e tensão elevadas acima de um limiar de transição, e só é viável nas posições planas (PA e PB), onde o banho grande não é arrastado pela gravidade; é impraticável em PF e sobretudo em PG.

7. Equipamentos e acessórios

O bocal de contacto desgasta-se e alarga com o uso, aumentando o stick-out efetivo de forma descontrolada; o difusor de gás obstruído por projeções cria turbulência e porosidade; o bico de gás acumula respingos e deve ser limpo com regularidade. A inspeção destas peças faz parte da rotina diária do posto de trabalho, antes de qualquer soldadura de produção.

8. Parametrizar o equipamento

Exemplo resolvido · sequência de parametrização

Ler o arco: sinais de parâmetros corretos

9. Aços temperados e revenidos: o que muda na soldadura

Os aços temperados e revenidos recebem um tratamento térmico prévio: a têmpera (aquecimento e arrefecimento rápido, gerando estrutura martensítica dura) seguida do revenido (reaquecimento controlado a temperatura moderada, que reduz a fragilidade e ajusta a dureza final). O resultado é um aço de alta resistência mecânica e boa tenacidade, usado em estruturas metálicas pesadas, gruas e equipamento de movimentação de terras.

A soldadura reintroduz calor localmente, e este calor pode desfazer o equilíbrio metalúrgico que o tratamento térmico criou. Dois riscos, opostos entre si, dominam a soldadura destes aços:

O objetivo da EPS é definir uma janela de aporte térmico (mínimo e máximo) que evite os dois riscos em simultâneo, nunca maximizar ou minimizar um extremo sem olhar ao outro.

10. Aporte térmico, pré-aquecimento e temperatura entre passes

O aporte térmico (heat input, em kJ/mm) quantifica a energia introduzida por unidade de comprimento de cordão:

Q (kJ/mm) = η × V × I × 60 / (1000 × v)

Onde V é a tensão (V), I a intensidade (A), v a velocidade de soldadura (mm/min) e η o rendimento térmico do processo (≈ 0,8 para MAG/FF).

Exemplo resolvido · calcular e verificar o aporte térmico

Pré-aquecimento e temperatura entre passes

• Pré-aquecimento: aquece a peça antes de soldar, reduzindo a velocidade de arrefecimento e o risco de fissuração a frio. Aplica-se com maçarico, mantas de resistência ou fornos, e confirma-se com giz térmico ou termómetro de contacto, medido junto à junta.
• Temperatura entre passes: em multipasse, cada passe seguinte não pode encontrar a peça acima de um máximo definido na EPS, para não acumular aporte térmico e amaciar excessivamente a ZTA.
• Consumíveis de baixo hidrogénio (fio básico, bem acondicionado e seco) reduzem a quantidade de hidrogénio disponível para fissurar, complementando o controlo de temperatura.

11. Preparar a junta em ângulo (T) e sequenciar os passes

O referencial centra-se na junta de ângulo em T (uma chapa perpendicular a outra), soldada com cordão de ângulo (filete), em espessuras entre 6 e 13 mm.

Preparação

• Limpeza de óxidos, tinta, gordura e humidade nos bordos, numa faixa de pelo menos 20 mm.
• Ponteamento: pontos curtos e bem distribuídos, refundidos e incorporados no cordão final, nunca deixados como defeito à parte.
• Verificação do esquadro entre as duas chapas antes de soldar.
• Garganta e perna do cordão conforme o desenho técnico, verificadas com calibre de soldadura após a execução.

Monopasse vs multipasse

• Monopasse: um único cordão cobre a garganta exigida; usado em espessuras próximas dos 6 mm, quando a EPS o permite.
• Multipasse: passe de raiz, passes de enchimento e passe de acabamento; necessário perto dos 13 mm ou sempre que o aporte térmico por passe tenha de ser limitado. Escoriar por completo entre passes, controlar a temperatura entre passes e manter a sequência definida, para gerir a distorção da peça.

12. As quatro posições: PA, PB, PF e PG (EN ISO 6947)

A EN ISO 6947 define as posições de soldadura pela orientação da peça e do cordão:

Cada posição exige ajuste de parâmetros e de técnica:

• PA: intensidades mais altas, banho maior, permite mesmo transferência spray em chapa espessa.
• PB: controlo do ângulo de tocha para equilibrar a fusão entre a chapa vertical e a horizontal, evitando que o banho escorra para a face inferior.
• PF (ascendente): parâmetros mais baixos que em PA, movimento oscilante para controlar a penetração sem deixar o banho cair.
• PG (descendente): técnica própria, tratada em detalhe no capítulo 13.

Técnica operatória comum às quatro posições

• Ângulo de trabalho: normalmente 45° entre as duas faces da junta em T.
• Ângulo de deslocamento: em curto-circuito, um ligeiro ângulo de arrasto favorece a penetração e a visibilidade do banho.
• Movimento: retilíneo em cordões estreitos e de raiz; oscilante em passes de enchimento largos, com pausa breve nas laterais para garantir a fusão total dos bordos, o que evita a falta de fusão lateral.

13. A posição PG: vertical descendente

A PG é a particularidade mais delicada desta UC. O soldador progride de cima para baixo, e a gravidade empurra o banho à frente do arco. Na PF (ascendente) a gravidade também joga contra, mas de outra maneira: puxa o banho para baixo, e o que o segura é a tensão superficial mais a prateleira de metal já solidificado imediatamente abaixo do arco, que serve de apoio ao cordão que se vai construindo.

Técnica correta em PG

• Velocidade de deslocamento rápida e constante, sem paragens: em PG solda-se mais depressa do que em PF, precisamente para que o arco vá à frente do banho e não o contrário.
• Parâmetros (tensão e VAF) ligeiramente mais baixos, com transferência por curto-circuito, para manter o banho pequeno.
• Ângulo de tocha em arrasto acentuado, apontando ligeiramente contra o sentido de progressão, para o arco atacar a raiz antes de o banho a cobrir.
• A PG só se usa até uma espessura moderada; para gargantas maiores, a EPS pode limitar o número de passes ou exigir mudança de posição.

Exemplo resolvido · diagnosticar um erro em PG

14. Defeitos, inspeção e critérios de aceitação

Defeitos típicos do processo 136

Cada defeito desta tabela tem uma causa rastreável a uma variável de processo, não é "azar" nem falta de sorte do soldador.

Inspeção visual e níveis de qualidade (EN ISO 5817)

A inspeção visual verifica geometria e dimensões do cordão (garganta, perna), regularidade, ausência de fissuras superficiais, mordeduras, poros visíveis e salpicos excessivos. A EN ISO 5817 define níveis de qualidade (B o mais exigente, C intermédio, D o mais tolerante), com limites dimensionais próprios para cada tipo de imperfeição consoante o nível exigido pelo projeto. A simbologia de soldadura no desenho técnico indica o tipo, dimensão e acabamento do cordão exigido, e articula-se com a qualificação do soldador (EN ISO 9606-1).

15. Manutenção, segurança e qualidade

Manutenção preventiva

• Diária: verificar bocal de contacto, difusor e bico de gás; limpar projeções; confirmar caudal e estanquidade do gás.
• Periódica: verificar roletos e guia de fio, mangueiras, ligações elétricas, estado geral da fonte.
• Diagnóstico de avarias simples: arco instável ou VAF irregular apontam muitas vezes para roletos gastos, bocal alargado ou fio mal acondicionado, antes de suspeitar da fonte.
• Registar as verificações mantém a rastreabilidade exigida pelas normas da qualidade do fabrico.

Segurança e ambiente

• EPI: máscara de soldar com filtro adequado, luvas, avental, proteção respiratória contra fumos (o fluxo do fio fluxado liberta mais fumos do que o fio maciço).
• EPC: extração localizada de fumos, biombos contra radiação e contra corrente de ar (que também protege o gás).
• Ambiente: gestão de escória e resíduos de fio; ventilação em espaços confinados.
• Segurança elétrica: isolamento de cabos verificado antes de ligar a fonte; nunca trocar consumíveis com a fonte ligada.

Erros comuns

• Confundir o processo 136 (fio fluxado com gás) com o 114 (autoprotegido, sem gás) ou com os processos de SER e TIG das UCs irmãs.
• Manter o mesmo stick-out curto do fio maciço ao mudar para fio fluxado, perdendo o pré-aquecimento do fio que aumenta a deposição.
• Deixar o cordão trabalhar em transferência globular sem perceber que é um regime instável a corrigir, não uma característica normal do processo.
• Soldar junto a portas, janelas ou ventoinhas sem écran de proteção, gerando porosidade sistemática por corrente de ar.
• Não remover a escória por completo entre passes "porque o passe seguinte cobre tudo", criando inclusões.
• Aplicar em PG a mesma velocidade lenta e cuidadosa da PF, deixando o banho escorrer à frente do arco e esconder falta de fusão.
• Ignorar a temperatura de pré-aquecimento ou entre passes da EPS em aço temperado e revenido, arriscando fissuração a frio ou amaciamento da ZTA.
• Aceitar um cordão "porque está bonito" sem medir garganta e perna contra o nível de qualidade exigido pela EN ISO 5817.

Glossário

• MAG/FF: soldadura MAG (Metal Active Gas) com fio fluxado, processo 136.
• FCW (Flux Cored Wire): fio fluxado tubular com núcleo de fluxo.
• Stick-out: extensão livre do fio entre o bocal de contacto e a peça.
• VAF: velocidade de alimentação do fio.
• Indutância: parâmetro que regula a rapidez de subida da corrente na transferência por curto-circuito.
• Transferência curto-circuito, globular e spray: os três modos de passagem do metal fundido do fio para o banho.
• Aporte térmico (heat input): energia introduzida por unidade de comprimento de cordão, em kJ/mm.
• ZTA: zona termicamente afetada, a região do metal base alterada pelo calor da soldadura sem fundir.
• Fissuração a frio: fissuração por hidrogénio, que surge horas ou dias após a soldadura.
• EPS/WPS: Especificação do Procedimento de Soldadura.
• PA, PB, PF, PG: posições de soldadura conforme a EN ISO 6947, plana, horizontal em ângulo, vertical ascendente e vertical descendente.

Síntese

O MAG/FF (processo 136) solda com fio fluxado tubular protegido por gás ativo (CO2 ou mistura Ar+CO2), controlando VAF, tensão, stick-out e indutância para manter a transferência em curto-circuito ou spray, evitando sempre o globular. Em aços temperados e revenidos, o aporte térmico, o pré-aquecimento e a temperatura entre passes têm de se manter dentro de uma janela que evite simultaneamente a fissuração a frio e o amaciamento da ZTA. A junta de ângulo em T executa-se nas quatro posições PA, PB, PF e PG, cada uma com técnica própria, sendo a PG descendente a mais exigente por obrigar a velocidade de deslocamento rápida para não esconder falta de fusão. A qualidade final confirma-se por inspeção visual contra os níveis da EN ISO 5817, sustentada por manutenção preventiva e segurança no posto.

Exercícios resolvidos

1. Um soldador está a preparar um cordão de ângulo em T em aço temperado e revenido, PG, e escolhe um fio fluxado rutilo em vez de básico "porque é mais fácil de escoriar". É uma boa escolha?

Resolução: não. Em aços temperados e revenidos a prioridade é reduzir o hidrogénio difusível para evitar fissuração a frio, e os fios básicos de baixo hidrogénio são superiores nesse aspeto, mesmo exigindo remoção de escória mais cuidada. A facilidade de escorificação do rutilo não compensa o risco metalúrgico acrescido.

2. Calcula o aporte térmico de um cordão soldado a 27 V, 210 A, velocidade de soldadura 300 mm/min, com rendimento térmico 0,8. Está dentro de uma janela de 0,7 a 1,1 kJ/mm?

Resolução: Q = 0,8 × 27 × 210 × 60 / (1000 × 300) = 272.160 / 300.000 ≈ 0,907 kJ/mm. Está dentro da janela de 0,7 a 1,1 kJ/mm.

3. Porque é que o spray não se usa em PG?

Resolução: o spray exige alta energia e produz um banho de fusão grande e muito fluido; em PG, a gravidade empurra esse banho fluido à frente do arco de forma descontrolada, arrastando-o para fora da junta antes de solidificar. Só a transferência por curto-circuito, com banho pequeno, é praticável nas posições fora da plana, incluindo a PG.

4. Um cordão foi reprovado por porosidade e o soldador garante que a garrafa de gás estava cheia e o caudal certo. Que outras causas deves verificar?

Resolução: corrente de ar no local de trabalho (janela, ventoinha, vento em estaleiro), difusor de gás obstruído por projeções, distância bocal-peça (stick-out) excessiva que afasta o gás do banho, e mangueira ou ligação de gás com fuga entre a garrafa e a tocha.

5. Distingue amaciamento da ZTA e fissuração a frio quanto à causa e ao momento em que aparecem.

Resolução: o amaciamento da ZTA resulta de aporte térmico excessivo, que sobreaquece a zona termicamente afetada além da temperatura de revenido original, reduzindo a dureza; é uma alteração metalúrgica presente desde o fim da soldadura. A fissuração a frio resulta de aporte térmico insuficiente combinado com hidrogénio difusível e arrefecimento rápido, e só se manifesta horas ou dias depois de soldar, à medida que o hidrogénio se difunde e as tensões residuais atuam sobre a microestrutura dura.

6. Que técnica distingue a soldadura em PF da soldadura em PG, e porquê?

Resolução: em PF (ascendente) o soldador solda a subir, com parâmetros mais contidos e movimento oscilante, porque a gravidade puxa o banho para baixo e o que o segura é a tensão superficial mais a prateleira já solidificada abaixo do arco: daí os parâmetros contidos, para que o banho não fique maior do que essa prateleira consegue suportar. Em PG (descendente) o soldador solda a descer, e tem de o fazer mais depressa e com ângulo de arrasto acentuado, porque a gravidade empurra o banho à frente do arco; se for lento, o banho cobre a raiz ainda não fundida e esconde falta de fusão.