Sebenta · Montar e executar soldadura TIG, ângulo em chapa (UC04097)

Introdução

Esta sebenta ensina a montar e executar soldadura TIG (processo 141, também chamado GTAW) em juntas de ângulo, sobre chapa, nas quatro posições exigidas pelo referencial: PA, PB, PC e PF. O TIG é o processo de soldadura por arco elétrico mais preciso dos três que se ensinam neste curso: usa um elétrodo de tungsténio não consumível e um gás inerte (árgon, ou árgon com hélio) para proteger o arco e o banho de fusão, sem escória e sem fumos densos.

É um processo diferente do SER (elétrodo revestido, com escória a proteger o cordão) e do MAG/FF (fio contínuo com proteção gasosa ativa ou fluxo interno). No TIG, o elétrodo não se funde; quem alimenta metal de adição é a vareta, introduzida manualmente na poça, mão livre da tocha. É esta separação entre "o que faz o arco" (o elétrodo de tungsténio) e "o que enche a junta" (a vareta) que dá ao TIG o controlo fino que o torna a escolha certa para trabalho de precisão, chapa fina e ligas mais exigentes como o alumínio.

Objetivos de aprendizagem (referencial): analisar as especificações do procedimento de soldadura (EPS) e a documentação técnica; estabelecer a sequência de operações no posto de trabalho; e executar juntas soldadas TIG de ângulo (junta em T e junta de canto) e linhas de fusão sobre chapa, nas posições PA, PB, PC e PF, com técnica de mono passe e de multipasse, cumprindo as normas e critérios de aceitação aplicáveis.

1. O processo TIG (141) e o seu princípio

TIG é a sigla inglesa de Tungsten Inert Gas; a norma europeia chama-lhe GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) e classifica-o como processo 141. O arco elétrico estabelece-se entre um elétrodo de tungsténio não consumível e a peça, dentro de uma atmosfera de gás inerte que expulsa o ar e impede a oxidação do banho.

Como funciona, passo a passo

1. A fonte de energia gera o arco entre a ponta do elétrodo e a peça.
2. Um gás de proteção (árgon, ou árgon+hélio) sai pelo bocal da tocha e envolve o arco e o banho de fusão.
3. O calor do arco funde a peça, formando a poça de fusão.
4. Quando é preciso material extra, o soldador introduz manualmente uma vareta de adição na poça, com a outra mão.
5. O elétrodo nunca se consome: mantém sempre a mesma geometria, ao contrário do elétrodo do SER ou do fio do MAG.

Porque escolher o TIG

• Controlo fino do calor e da poça, o que dá cordões limpos e regulares.
• Sem escória (não há escorificação como no SER): o cordão sai à vista, sem necessidade de remover nada entre passes.
• Sem projeções relevantes, ao contrário do MAG.
• Serve aço, inox e, sobretudo, alumínio e ligas ligeiras, onde os outros processos têm mais dificuldade.
• É mais lento e mais exigente em perícia do que o SER ou o MAG: normalmente reserva-se para o passe de raiz, para chapa fina, ou para trabalho onde a qualidade do cordão é crítica.

2. Equipamento TIG

Uma instalação TIG tem quatro grandes componentes:

A tocha aperta o elétrodo numa pinça (colete), dentro de um bocal cerâmico que canaliza o gás em torno do arco. Tochas mais exigentes (correntes altas) são refrigeradas a água; as ligeiras são refrigeradas apenas pelo próprio gás e pelo ar.

O pedal de comando é típico da soldadura de aço e inox: o soldador regula a corrente com o pé, sem largar a tocha nem a vareta. Em alumínio, é comum usar um botão na própria tocha.

Exemplo resolvido: identificar o equipamento numa fonte TIG

Perante uma fonte de soldadura TIG na oficina, identifica-se:

1. Seletor de corrente: DC (para aço/inox) ou AC (para alumínio).
2. Regulação da corrente de soldadura (amperagem).
3. Controlo de rampas: subida (upslope) e descida (downslope) da corrente.
4. Pré-gás e pós-gás: tempos de purga antes e depois do arco.
5. Modo pulsado: ligar/desligar e frequência da pulsação.
6. Entrada da tocha e ligação do gás.

3. O elétrodo de tungsténio

O elétrodo de tungsténio é não consumível: dá o arco, mas não se funde nem entra na junta. A sua composição e a sua ponta são decisivas para a qualidade da soldadura.

Tipos e código de cores (EN ISO 6848)

A norma EN ISO 6848 classifica os elétrodos de tungsténio por composição e atribui-lhes uma cor identificativa na ponta, para não se trocarem na oficina:

Regra prática: elétrodos toriados/cerados/lantanados para corrente contínua (aço, inox), elétrodos puros ou zirconiados para corrente alternada (alumínio). O código de cor evita confundir um elétrodo pensado para DC com um pensado para AC.

Afiamento da ponta e o efeito na penetração

A geometria da ponta condiciona a forma do arco e, por isso, a penetração e a largura do cordão:

• Ponta afiada (ângulo pequeno, 15º a 30º): arco mais concentrado e estreito; boa penetração; usa-se em correntes baixas e chapa fina, em DC.
• Ponta menos afiada (ângulo maior, 45º a 60º): arco mais largo e disperso; cordão mais espalhado, menor penetração; usa-se em correntes mais altas.
• Ponta arredondada (em calote): típica de trabalho em AC (alumínio), onde a própria corrente alternada tende a arredondar a ponta durante a soldadura.

O afiamento faz-se numa mó dedicada só a tungsténio (nunca partilhada com aço, sob pena de contaminação), com riscos longitudinais (no sentido do comprimento do elétrodo), nunca transversais: riscos transversais instabilizam o arco.

Exemplo resolvido: escolher o elétrodo e a ponta para uma junta em T em aço

Junta: T em aço carbono, chapa fina, posição PA, corrente contínua.

1. Material: aço, logo corrente DC (polaridade direta).
2. Elétrodo recomendado: WL15/WL20 (lantanado) ou WC20 (cerado); boa durabilidade em DC, sem radioatividade.
3. Ponta: afiada (cerca de 30º), porque a corrente é baixa a moderada e interessa boa penetração numa chapa fina.
4. Afiar na mó de tungsténio, com riscos longitudinais.

4. Gases de proteção: árgon e misturas árgon+hélio

O gás de proteção expulsa o ar da zona do arco e do banho, impedindo a oxidação do metal fundido e do próprio elétrodo. A norma EN ISO 14175 classifica os gases e misturas para soldadura por arco.

Árgon puro

O árgon (Ar) é o gás mais usado em TIG: inerte, mais denso do que o ar (protege bem em posições planas), e barato. Dá um arco estável e fácil de controlar, bom para chapa fina e para o soldador iniciante.

Misturas árgon + hélio

O hélio (He) transmite mais calor ao arco do que o árgon. Uma mistura árgon+hélio (por exemplo 75% Ar / 25% He, ou mais rico em hélio) usa-se quando é preciso:

• Maior penetração e maior velocidade de soldadura.
• Soldar chapa mais espessa ou materiais com maior condutividade térmica (alumínio espesso, cobre).
• Compensar posições ou geometrias onde o árgon puro (mais denso) protege pior, como o teto (PF), onde o hélio (mais leve) ajuda a manter a proteção.

O hélio é mais caro e o arco fica menos estável do que em árgon puro: usa-se a mistura só quando a penetração ou a espessura o justificam.

Caudal de gás e proteção do banho

O caudal (litros por minuto) tem de ser suficiente para expulsar o ar sem criar turbulência que arraste ar para dentro da proteção:

• Caudal insuficiente: o ar entra na zona do arco, o banho oxida (cordão baço, cinzento, poroso).
• Caudal excessivo: cria turbulência que também arrasta ar para dentro do fluxo de proteção, com o mesmo efeito.
• O comprimento do bocal e a distância à peça também influenciam a cobertura: um bocal maior protege uma área maior, útil em juntas mais largas.

Exemplo resolvido: diagnosticar um cordão baço numa junta de canto

Sintoma: cordão TIG em aço inoxidável, junta de canto, com aspeto acastanhado e baço em vez de brilhante.

1. Causa mais provável: proteção gasosa insuficiente (o inox reage muito ao oxigénio residual).
2. Verificar o caudal no caudalímetro: se estiver abaixo do recomendado para o bocal, aumentar.
3. Verificar o bocal: sujo, amolgado ou demasiado afastado da peça reduz a cobertura.
4. Verificar correntes de ar na oficina (porta aberta, ventoinha): dispersam o gás antes de proteger o banho.
5. Confirmar o pós-gás: se for curto de mais, o elétrodo e o banho ainda quentes oxidam ao arrefecer sem proteção.

5. Corrente e polaridade: DC no aço, AC no alumínio

A escolha da corrente é uma das decisões mais importantes em TIG, e depende do material.

Corrente contínua com polaridade direta (DCEN)

Para aço e aço inoxidável, usa-se corrente contínua com polaridade direta (elétrodo ao negativo, DCEN): o elétrodo aquece menos, o que permite usar elétrodos mais finos com correntes mais altas, e concentra o calor na peça, dando boa penetração.

Corrente alternada (AC) no alumínio

Para alumínio (e magnésio), usa-se corrente alternada (AC). A razão é específica deste material: o alumínio forma à superfície uma camada de óxido de alumínio (alumina), com um ponto de fusão muito mais alto do que o próprio metal, que impede o arco de fundir o metal por baixo.

• Num dos semiciclos da AC (polaridade inversa), os iões bombardeiam a superfície e quebram a camada de alumina: é a chamada decapagem catódica (cleaning action).
• No outro semiciclo (polaridade direta), o calor concentra-se na peça e funde o metal.
• A alternância entre os dois semiciclos dá, ao mesmo tempo, limpeza da alumina e penetração: por isso o alumínio se solda em AC, e não em DC.

Arranque por alta frequência

O arco TIG não se inicia por contacto (arrastaria tungsténio para a peça, contaminando-a). O arranque por alta frequência (HF) gera uma faísca de alta tensão que ioniza o gás e estabelece o arco sem tocar a peça, mantendo a ponta do elétrodo intacta.

Corrente pulsada

O modo pulsado alterna uma corrente de pico (funde) com uma corrente de base (mais baixa, arrefece a poça), a uma frequência regulável. Vantagens: menor aporte térmico global, útil em chapa fina e para reduzir distorções, e melhor controlo da poça no multipasse.

Rampa de descida e pós-gás

• Rampa de descida (downslope): a corrente desce gradualmente no final do cordão, em vez de cortar de repente. Evita a cratera final (um vazio ou fenda que fica se o arco parar abruptamente com a poça ainda líquida).
• Pós-gás: o gás continua a sair depois de o arco se apagar, o tempo suficiente para o elétrodo e o banho ainda quentes arrefecerem sem oxidar. Um pós-gás curto de mais é causa direta de oxidação no fim do cordão.

6. Vareta de adição e técnica operatória (mono passe e multipasse)

A vareta de adição fornece o metal extra que enche a junta; é escolhida por composição compatível com o material base e classificada pela EN ISO 636 (varetas e arames para soldadura por fusão de aços). Ao contrário do elétrodo (que não se consome), a vareta funde-se na poça.

Técnica de introdução manual

1. A tocha (na mão dominante) mantém o arco e a poça de fusão.
2. A vareta (na outra mão) entra na poça, nunca diretamente no arco, num ângulo suave.
3. O soldador alimenta pequenas porções de vareta à medida que avança, num ritmo coordenado com o deslocamento da tocha.
4. A vareta nunca sai da proteção do gás enquanto está quente, para não oxidar.

Mono passe vs multipasse

• Mono passe: a junta fecha-se num único cordão; usa-se em chapa fina ou juntas de secção pequena.
• Multipasse: a junta enche-se em vários cordões sobrepostos (passe de raiz, passes de enchimento, passe de acabamento); usa-se em juntas de secção maior (t>1, como as juntas em T e de canto desta UC), sempre com limpeza entre passes (embora sem escória, remove-se qualquer resíduo ou coloração antes do passe seguinte).

7. Documentação técnica e preparação da junta

A soldadura profissional começa sempre na documentação técnica: o desenho técnico define a geometria da peça e a EPS (Especificação do Procedimento de Soldadura) define exatamente como soldar, corrente, gás, caudal, vareta, posição, sequência.

Ler uma EPS

Uma EPS típica indica, entre outros dados: o processo (141/TIG), o material base, o material de adição e a sua norma (EN ISO 636), o gás de proteção e a norma (EN ISO 14175), a gama de corrente, o tipo de elétrodo de tungsténio (EN ISO 6848), a posição de soldadura (EN ISO 6947) e o número de passes.

Tipos de junta desta UC

Preparação da junta

• Limpeza rigorosa: qualquer gordura, óxido ou humidade contamina o banho TIG, muito mais sensível a isso do que o SER ou o MAG.
• Alinhamento e afastamento conforme a EPS.
• Ponteamento (pontos de fixação) para manter a geometria antes do cordão definitivo, sobretudo em chapa fina que empena facilmente.

8. Posições de soldadura: PA, PB, PC e PF

A norma EN ISO 6947 define as posições de soldadura pela orientação da junta e do cordão no espaço. Esta UC exige o domínio das quatro:

A PC é a posição particular desta UC, que não aparece nas UCs irmãs de SER e de MAG deste curso: exige atenção especial porque combina a orientação vertical da peça com o deslocamento horizontal do cordão, uma combinação que só se domina com prática guiada.

Exemplo resolvido: adaptar os parâmetros da posição PA para a posição PF

Junta em T, aço, mudança de PA para PF na mesma espessura.

1. Em PA, a gravidade ajuda: pode usar-se corrente mais alta e velocidade de avanço regular.
2. Em PF, a poça tende a escorrer com o próprio peso: reduz-se ligeiramente a corrente (ou usa-se corrente pulsada) para controlar o volume de metal líquido em cada instante.
3. A alimentação da vareta faz-se em passos mais curtos e frequentes, evitando acumular demasiado metal líquido de uma vez.
4. A velocidade de avanço é, em geral, mais lenta em PF, precisamente para dar tempo ao arrefecimento parcial da poça entre alimentações.

9. Simbologia de soldadura

A simbologia de soldadura normalizada comunica, num desenho técnico, o tipo de junta, o processo e as dimensões do cordão sem descrições escritas:

• Linha de referência com uma seta que aponta para a junta.
• Símbolo do tipo de cordão (por exemplo, um triângulo para cordão de ângulo/filete) colocado acima ou abaixo da linha, conforme o lado da junta a que se refere.
• Cotas: comprimento e "perna" do cordão de ângulo, indicados junto ao símbolo.
• Bandeirola: indica soldadura a realizar em obra, e não em oficina.
• Círculo na junção: indica soldadura em todo o perímetro da peça.

Ler corretamente a simbologia evita executar o cordão do lado errado da junta, ou com a dimensão errada.

10. Imperfeições típicas do TIG e critérios de aceitação (EN ISO 5817)

O TIG tem imperfeições próprias, diferentes das do SER (escória inclusa) e do MAG (projeções, falta de fusão por técnica de avanço rápido).

Imperfeições típicas

• Inclusão de tungsténio: um fragmento da ponta do elétrodo cai na poça, geralmente por contacto acidental do elétrodo com o banho ou com a vareta, ou por corrente excessiva para o diâmetro do elétrodo. Aparece como um ponto duro e denso no raio-x, e é sempre um defeito grave.
• Oxidação por proteção gasosa insuficiente: cordão baço, poroso ou com coloração excessiva (no inox, a cor da têmpera revela o nível de proteção). Causas: caudal errado, bocal danificado, pós-gás curto, correntes de ar.
• Contaminação: entrada de outro material na poça (gordura, óxidos, tungsténio, ou até material da vareta errada), que fragiliza o cordão e pode gerar poros ou fissuras.
• Porosidade: bolhas de gás retidas no metal solidificado, quase sempre por proteção insuficiente ou material sujo.
• Falta de fusão / falta de penetração: corrente baixa de mais, velocidade excessiva, ou ângulo incorreto do elétrodo.

Critérios de aceitação: EN ISO 5817

A norma EN ISO 5817 define níveis de qualidade para soldaduras por fusão em aço (B, C, D, do mais exigente ao menos exigente), estabelecendo os limites aceitáveis para cada tipo de imperfeição (dimensão máxima de poros, de inclusões, de mordeduras, etc.). A EPS indica qual o nível de qualidade exigido para cada trabalho, e é contra esse nível que se faz a inspeção visual.

11. Inspeção visual, manutenção e qualificação do soldador

Inspeção visual

O controlo visual é o primeiro (e muitas vezes único) nível de inspeção disponível na oficina: verifica-se o aspeto do cordão (regularidade, cor, ausência de poros à superfície, mordeduras), a geometria da perna do filete, e compara-se com os critérios da EN ISO 5817 indicados na EPS.

Manutenção do equipamento

• Verificar e limpar regularmente o bocal cerâmico e a pinça de aperto do elétrodo.
• Verificar fugas no circuito de gás (mangueiras, uniões).
• Verificar o sistema de refrigeração, se a tocha for arrefecida a água.
• Diagnosticar avarias simples: arco instável (pinça gasta, elétrodo mal apertado), falta de gás (garrafa vazia, regulador avariado), falta de arranque (módulo de HF).

Qualificação do soldador: EN ISO 9606-1

A norma EN ISO 9606-1 define os ensaios e os requisitos para qualificar soldadores em soldadura por fusão de aços, incluindo o processo 141/TIG, por posição, tipo de junta e espessura. Um soldador qualificado segundo esta norma está certificado a soldar dentro do intervalo (posição, espessura, material) coberto pelo seu ensaio.

12. Segurança, saúde e ambiente

• EPI: óculos/máscara com filtro adequado (a radiação UV do TIG é intensa mesmo sem fumo visível), luvas, roupa ignífuga, proteção respiratória se necessário.
• EPC: ventilação/extração local, biombos de proteção contra a radiação do arco para quem trabalha ao lado.
• Gases: garrafas fixas, válvulas e reguladores em bom estado; nunca soldar em espaço confinado sem ventilação garantida.
• Ambiente: gestão de consumíveis e resíduos (pontas de elétrodo, restos de vareta), conforme as normas de proteção ambiental aplicáveis.
• Qualidade: seguir as normas da qualidade da organização, registar não conformidades.

Erros comuns

• Trocar o elétrodo: usar um WP (puro, para AC/alumínio) em DC no aço, ou vice-versa. O código de cores da EN ISO 6848 existe precisamente para evitar isto.
• Riscos transversais ao afiar o tungsténio: instabilizam o arco. Afiar sempre no sentido longitudinal.
• Caudal de gás mal regulado (baixo demais, oxida; alto demais, cria turbulência e também oxida).
• Soldar alumínio em DC: sem a decapagem catódica da AC, a camada de alumina impede a fusão correta.
• Pós-gás curto de mais: o banho e o elétrodo ainda quentes oxidam ao arrefecer sem proteção.
• Tocar o elétrodo na poça ou na vareta: causa quase sempre inclusão de tungsténio.
• Confundir posições: aplicar os parâmetros de PA (plana) diretamente em PF (vertical ascendente) sem ajustar corrente e ritmo de vareta.
• Ignorar a EPS: escolher gás, corrente ou vareta "a olho" em vez de seguir a especificação do procedimento.

Glossário

• TIG / GTAW · soldadura por arco com elétrodo de tungsténio não consumível e gás inerte, processo 141.
• Elétrodo de tungsténio · elétrodo não consumível que sustenta o arco; classificado pela EN ISO 6848.
• Vareta de adição · material que se funde para encher a junta, introduzido manualmente na poça, classificado pela EN ISO 636.
• Árgon (Ar) · gás inerte de proteção, o mais usado em TIG.
• Mistura árgon+hélio · gás de proteção usado para maior penetração e velocidade.
• DCEN (polaridade direta) · corrente contínua com o elétrodo ao negativo, usada em aço e inox.
• AC · corrente alternada, usada em alumínio, com efeito de decapagem catódica.
• Decapagem catódica · efeito de limpeza da camada de alumina no alumínio, num dos semiciclos da AC.
• Alta frequência (HF) · sistema de arranque do arco sem contacto com a peça.
• Corrente pulsada · alternância entre corrente de pico e de base, para controlar o aporte térmico.
• Rampa de descida (downslope) · redução gradual da corrente no fim do cordão, evita a cratera final.
• Pós-gás · continuação do fluxo de gás depois de o arco se apagar.
• Mono passe / multipasse · junta preenchida num só cordão, ou em vários cordões sobrepostos.
• EPS · Especificação do Procedimento de Soldadura, o documento técnico que define como soldar.
• PA, PB, PC, PF · posições de soldadura da EN ISO 6947, respetivamente ao baixo, horizontal de filete, horizontal em parede vertical, e vertical ascendente.
• Inclusão de tungsténio · defeito por queda de um fragmento do elétrodo na poça.
• EN ISO 5817 · norma de níveis de qualidade das imperfeições em soldadura por fusão de aço.
• EN ISO 9606-1 · norma de qualificação de soldadores.

Síntese

O TIG (processo 141) usa um elétrodo de tungsténio não consumível (EN ISO 6848, com código de cores por tipo) e um gás inerte (árgon, ou árgon+hélio, EN ISO 14175) para proteger o arco e o banho, com metal de adição fornecido por vareta introduzida manualmente (EN ISO 636). A corrente é DC (polaridade direta) em aço e inox, e AC em alumínio, para aproveitar a decapagem catódica da alumina; o arranque faz-se por alta frequência, com corrente pulsada, rampa de descida e pós-gás a evitar defeitos no início e no fim do cordão. Domina-se a técnica nas quatro posições do referencial, PA, PB, PC e PF (EN ISO 6947), em juntas de linha de fusão, em T e de canto, com mono passe ou multipasse, seguindo sempre a EPS. A inspeção visual confronta o resultado com os níveis da EN ISO 5817, e a qualificação do soldador segue a EN ISO 9606-1.

Exercícios resolvidos

1. Um soldador vai soldar uma junta em T em alumínio. Que corrente deve escolher e porquê?

Resolução: corrente alternada (AC). O alumínio forma uma camada de óxido de alumínio (alumina) com ponto de fusão muito superior ao do metal; num dos semiciclos da AC ocorre a decapagem catódica, que quebra essa camada, permitindo ao outro semiciclo fundir o metal com penetração adequada. Em DC, a alumina impediria a fusão correta.

2. Um cordão TIG em inox sai baço e com poros à superfície. Aponta duas causas prováveis e a correção.

Resolução: (1) caudal de gás insuficiente ou bocal danificado: verificar e ajustar o caudalímetro (tipicamente 8 a 12 l/min) e o estado do bocal; (2) pós-gás demasiado curto: aumentar o tempo de pós-gás para o elétrodo e o banho arrefecerem protegidos. Correntes de ar na oficina também dispersam a proteção e devem ser eliminadas.

3. Que elétrodo de tungsténio (tipo e cor) escolherias para soldar aço inoxidável em DC, e que ponta lhe darias para chapa fina?

Resolução: um elétrodo lantanado (WL15/WL20, ouro ou azul) ou cerado (WC20, cinzento), adequados a DC e sem radioatividade. Para chapa fina, ponta afiada (cerca de 30º), que concentra o arco e dá boa penetração com corrente baixa.

4. Distingue as posições PB e PC, e diz porque a PC é mais exigente do que a PA.

Resolução: PB é uma junta horizontal com o cordão de ângulo a formar um filete inclinado (por exemplo, uma junta em T horizontal); PC é soldadura sobre uma superfície vertical, com o cordão a deslocar-se na horizontal. A PC é mais exigente do que a PA porque a poça, sobre uma parede vertical, tende a escorrer para baixo, obrigando a um controlo mais fino da corrente e do ritmo de avanço do que na posição plana (PA), onde a gravidade ajuda a manter a poça no lugar.

5. Um fragmento do elétrodo cai na poça durante a soldadura. Que defeito é este, qual a causa mais provável, e como se evita?

Resolução: é uma inclusão de tungsténio. A causa mais provável é o contacto acidental do elétrodo com a poça ou com a vareta, ou uma corrente excessiva para o diâmetro/tipo de elétrodo (que degrada e destaca a ponta). Evita-se mantendo a distância correta entre elétrodo e peça, ajustando a corrente ao diâmetro do elétrodo, e tendo cuidado ao aproximar a vareta da poça sem tocar no elétrodo.

6. Explica a função da rampa de descida (downslope) no final de um cordão TIG.

Resolução: a rampa de descida reduz a corrente gradualmente no final do cordão, em vez de a cortar de repente. Isto evita a formação de uma cratera final (um vazio ou fenda na poça ainda líquida quando o arco se apaga), permitindo que a poça solidifique de forma controlada e sem defeito.