O que é o processo 136 (FCAW-G)

O processo 136, na nomenclatura da EN ISO 4063, é a soldadura por arco elétrico com fio fluxado tubular e proteção gasosa ativa (Flux Cored Arc Welding, Gas-shielded).

• O fio é tubular, com um núcleo de fluxo que gera gás de proteção adicional, escória e elementos de liga.
• A proteção externa vem de uma garrafa de gás ativo (CO2 ou mistura Ar+CO2), tal como no MAG convencional.
• Existe também o processo 114 (fio fluxado autoprotegido, sem gás externo), usado sobretudo ao ar livre com vento; não é o objeto desta UC.

Esta UC é sempre e só sobre o 136: fio fluxado COM gás de proteção.

Porque se usa o fio fluxado em construção metálica

O FCAW-G junta o melhor de dois mundos: a produtividade do MAG (fio contínuo, sem trocar elétrodos) e a qualidade metalúrgica da escória (como no SER).

• Maior taxa de deposição que o MAG com fio maciço, à mesma corrente.
• Melhor penetração e tolerância a juntas menos perfeitas, graças à escória que sustenta e protege o banho.
• Adequado a chapa grossa e aço de alta resistência, como os aços temperados e revenidos usados em estruturas metálicas pesadas, gruas e equipamento de movimentação de terras.

O sector escolhe o 136 quando precisa de rendimento sem perder o controlo metalúrgico da junta.

Do desenho à especificação de procedimento

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

• Desenho técnico: geometria da junta, cotas, tipo de cordão de ângulo (filete em T), símbolos de soldadura.
• Especificação do Procedimento de Soldadura (EPS/WPS), conforme a EN ISO 15609-1: processo (136), material base, consumível, posição, parâmetros elétricos, temperatura de pré-aquecimento e entre passes.
• Certificados de fabrico do material de base e do material de adição: rastreiam a composição química e as propriedades mecânicas reais do lote.

Sem ler estes três documentos, não há como garantir que a soldadura cumpre a especificação.

Sequenciar as operações no posto de trabalho

A segunda realização é estabelecer a sequência de operações no posto e no fabrico, antes de soldar.

• Plano de trabalho: ordem de preparação, ponteamento, soldadura e acabamento.
• Sequência de cordões: em junta multipasse, a ordem e o sentido de cada passe influenciam a distorção e o aporte térmico acumulado.
• Estimativa de materiais, tempos e recursos: quantidade de fio e gás, tempo de arco aberto, necessidade de pré-aquecimento.
• Ligação direta à prova de qualificação do soldador (EN ISO 9606-1): o soldador só pode executar o que está qualificado a fazer, no processo, material e posição corretos.

Planear a sequência é o que separa um fabrico controlado de uma soldadura por tentativa e erro.

Anatomia do fio fluxado

O fio fluxado (Flux Cored Wire, FCW) é um tubo metálico fino, enrolado a partir de uma fita, cheio de fluxo em pó.

• O invólucro metálico conduz a corrente e funde para formar o metal de adição.
• O núcleo de fluxo contém desoxidantes, formadores de escória, elementos de liga e, nos fios com rutilo, estabilizadores de arco.
• Ao fundir, o fluxo forma escória que flutua sobre o banho: protege-o do ar durante o arrefecimento e molda o cordão.
• Classificação normativa: EN ISO 17632 (fios fluxados tubulares para aços não ligados e de grão fino).

O invólucro faz o circuito elétrico; o núcleo faz a química da soldadura.

Rutilo vs básico, e a escorificação

Os fios fluxados dividem-se por tipo de escória, com comportamentos muito diferentes em obra:

• Fios básicos de baixo hidrogénio são a escolha em aços temperados e revenidos, por reduzirem o risco de fissuração a frio (bloco 9).
• Em multipasse, a escória tem de ser totalmente removida entre passes com escova metálica e martelo de picar; escória retida gera inclusões de escória.
• Os fios devem ser acondicionados secos: humidade no fluxo introduz hidrogénio no banho.

Escolher rutilo ou básico é uma decisão metalúrgica, não só de facilidade de uso.

CO2 puro vs misturas Ar+CO2

No processo 136, o gás de proteção é sempre ativo (participa quimicamente no arco), classificado pela EN ISO 14175.

• O CO2 puro dissocia no arco e liberta oxigénio: aumenta a penetração no centro do cordão mas gera mais salpicos e um arco mais instável.
• A mistura M21 (a mais usada em fabrico com fio fluxado) dá um arco mais estável, cordão mais estético e menos limpeza pós-soldadura.
• O caudal de gás típico ronda os 15-20 l/min; caudal insuficiente ou excessivo (turbulência) compromete a proteção.

A escolha do gás muda a penetração, as projeções e a produtividade da mesma forma que a escolha do consumível.

Corrente de ar e porosidade

O gás de proteção só funciona se não for perturbado. É aqui que nasce um dos defeitos mais típicos do MAG/FF em obra.

• Correntes de ar (janelas abertas, ventoinhas, portas, vento em estaleiro) arrastam o gás para longe do banho antes de este solidificar.
• O resultado é porosidade: bolhas de gás aprisionadas no cordão, visíveis por vezes à superfície, sempre detetáveis por radiografia ou ultrassons.
• Soluções: écrans/biombos de proteção contra corrente de ar, distância bocal-peça correta (não demasiado longa), e nunca soldar MAG/FF ao ar livre sem proteção quando há vento.

Se o soldador sente vento na cara, o banho também o sente.

Tensão, intensidade e velocidade de alimentação do fio

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

• VAF (m/min): quanto mais rápido o fio é alimentado, maior a intensidade resultante e maior a taxa de deposição.
• Tensão (V): controla o comprimento do arco e a forma do cordão; tensão baixa dá um arco curto e cordão estreito e convexo, tensão alta alarga e achata o cordão.
• Intensidade (A): consequência da VAF; determina a penetração e a diluição no material base.
• Regra prática: para um dado diâmetro de fio, existe uma janela VAF/tensão que dá arco estável; sair dela produz projeções, porosidade ou falta de fusão.

VAF e tensão não se ajustam isoladamente: formam sempre um par coerente.

Stick-out e indutância

Duas variáveis menos visíveis, mas decisivas na qualidade do cordão em fio fluxado.

• Stick-out (extensão livre do fio): distância entre o bocal de contacto e a peça. No FCAW-G é tipicamente maior que no MAG com fio maciço (cerca de 15-25 mm), porque pré-aquece o fio por efeito Joule antes de chegar ao arco, aumentando a deposição.
  • Stick-out excessivo: arco instável, menor penetração, mais projeções.
  • Stick-out curto demais: salpicos no bocal, sobreaquecimento do bocal de contacto.
• 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 "duro" e penetrante.

Controlar stick-out e indutância é o que distingue um cordão liso e sem projeções de um cordão irregular.

Curto-circuito e globular

O metal passa do fio para o banho segundo três modos, cada um associado a uma gama de parâmetros.

• Curto-circuito (short-arc): a gota toca o banho e curto-circuita antes de se destacar; baixa energia, arco frio. Usa-se em chapas finas e em todas as posições fora da plana (incluindo PF e PG), por dar um banho pequeno e controlável.
• Globular: transição instável entre curto-circuito e spray; gotas grandes e irregulares que caem por gravidade, com muitas projeções. É um regime a evitar: normalmente surge por parâmetros mal escolhidos entre as duas zonas estáveis.

Regra prática: se o cordão projeta muito e o arco "estala" de forma irregular, é provável que se esteja na zona globular, não numa zona de trabalho válida.

Spray (pulverização axial)

O spray transfere o metal em gotas finas e contínuas ao longo do eixo do fio, com arco estável e poucas projeções.

• Requer intensidade e tensão elevadas, acima de um limiar (transition current) que depende do diâmetro do fio e do gás.
• Dá alta penetração e alta taxa de deposição, mas o banho é grande e só é viável em PA e PB (posições planas ou próximas da plana); é impraticável em PF e PG, onde a gravidade faria o banho escorrer.
• Mais comum com misturas ricas em árgon (M21) do que com CO2 puro.

Em chapa espessa de aço temperado e revenido soldada em PA, o spray acelera muito a produção, mas exige planeamento de junta e aporte térmico coerente com o bloco 9.

A tocha, as mangueiras e a fonte

O posto de trabalho MAG/FF reúne um conjunto de equipamentos que o soldador tem de conhecer e manter.

• Fonte de tensão constante: alimenta corrente contínua, normalmente com polaridade CC+ (elétrodo positivo), a mais usada em fio fluxado com gás para melhor penetração e estabilidade.
• Devanadeira/alimentador de fio: motor que impõe a VAF; roletos com o perfil certo para o diâmetro do fio (evita esmagar ou patinar no fio tubular, mais frágil que o maciço).
• Tocha (porta-elétrodo): bocal de contacto, difusor de gás e bico de gás; arrefecida a ar ou a água conforme a intensidade de trabalho.
• Mangueiras: conduzem fio, corrente, gás e, se aplicável, água de refrigeração, num único conjunto flexível.
• Rebarbadora: acabamento de cordões, remoção de escória aderente e preparação de bordos.

Cada peça do equipamento tem um papel específico; uma tocha mal escolhida limita o processo antes mesmo de regular parâmetros.

Consumíveis de desgaste da tocha

Além do fio e do gás, a tocha tem peças que se desgastam e precisam de substituição regular.

• Bocal de contacto: transmite corrente ao fio; desgasta-se e alarga com o uso, aumentando o stick-out efetivo de forma descontrolada.
• Difusor de gás: distribui o fluxo de gás em torno do arco; obstruído por projeções, cria turbulência e porosidade.
• Bico de gás: acumula respingos de escória e projeções, deve ser limpo com regularidade (spray anti-projeção ou raspagem).

A inspeção destes consumíveis faz parte da manutenção diária do posto, antes de qualquer soldadura de produção.

Sequência de parametrização

Parametrizar o equipamento de soldadura MAG/FF é uma das aptidões centrais da UC. Segue sempre a mesma ordem lógica.

1. Confirmar na EPS o processo (136), o diâmetro e a classificação do fio, o gás e a posição.
2. Selecionar o diâmetro do fio e montar os roletos e o bocal de contacto corretos.
3. Ligar o caudal de gás (15-20 l/min típico) e verificar a estanquidade das ligações.
4. Ajustar a VAF (que a fonte traduz em intensidade) e a tensão, dentro da janela recomendada pelo fabricante do fio para o diâmetro e o gás escolhidos.
5. Regular a indutância conforme a estabilidade pretendida.
6. Fazer um cordão de ensaio em sucata do mesmo material e espessura, e observar arco, som e aspeto antes de soldar a peça real.

Parametrizar não é "tentar até dar jeito": é seguir a EPS e confirmar com um ensaio.

Ler o arco: sinais de parâmetros corretos

Um soldador experiente ajusta pelo som e aspeto do arco, não só pelos mostradores da fonte.

Corrigir pelo som e pelo aspeto do cordão de ensaio, não pela peça de produção.

O que distingue estes aços

Os aços temperados e revenidos (ex.: gamas estruturais de alta resistência usadas em gruas, chassis e equipamento pesado) recebem um tratamento térmico prévio que lhes dá alta resistência mecânica com boa tenacidade.

• Têmpera: aquecimento e arrefecimento rápido, gera uma estrutura dura (martensítica).
• Revenido: reaquecimento controlado a temperatura moderada, reduz a fragilidade e ajusta a dureza final.
• O resultado é um aço de alta resistência mecânica (limites de elasticidade elevados), mas sensível ao calor introduzido na soldadura: qualquer reaquecimento local descontrolado altera a microestrutura que o tratamento térmico criou.

Soldar estes aços é sempre um compromisso entre fundir o metal e não destruir a estrutura metalúrgica de origem.

Amaciamento da ZTA e fissuração a frio

Dois riscos metalúrgicos dominam a soldadura destes aços, e são opostos entre si.

• Amaciamento da zona termicamente afetada (ZTA): um aporte térmico excessivo sobreaquece a ZTA além da temperatura de revenido original, reduzindo localmente a dureza e a resistência da junta.
• Fissuração a frio (fissuração por hidrogénio): surge horas ou dias após a soldadura, quando há em simultâneo hidrogénio difusível no cordão, uma microestrutura dura (martensítica, típica de arrefecimento rápido) e tensões residuais. Um aporte térmico insuficiente e um arrefecimento demasiado rápido aumentam este risco.

O objetivo é encontrar a janela de aporte térmico que evita os dois riscos ao mesmo tempo, nunca um extremo sem olhar ao outro.

Calcular o aporte térmico

O aporte térmico (heat input, em kJ/mm) quantifica a energia introduzida por unidade de comprimento de cordão, e é a variável central de controlo nestes aços.

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

Tensão 28 V, intensidade 220 A, velocidade de soldadura 350 mm/min:

Se a EPS exigir um aporte entre 0,7 e 1,2 kJ/mm, este cordão está dentro da janela.

Pré-aquecimento e temperatura entre passes

A EPS de aços temperados e revenidos define sempre uma temperatura mínima de pré-aquecimento e uma temperatura máxima entre passes.

• Pré-aquecimento: aquece a peça antes de soldar, reduz a velocidade de arrefecimento e o gradiente térmico, diminuindo 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.
• Temperatura entre passes: em soldadura multipasse, cada passe subsequente não pode encontrar a peça acima de um limite máximo (definido na EPS), sob pena de acumular aporte térmico e amaciar excessivamente a ZTA.
• Ambas as temperaturas são medidas junto à junta, nunca à distância, e registadas no controlo de qualidade do fabrico.

Pré-aquecer a mais ou deixar arrefecer a menos entre passes são os dois erros que mais comprometem estes aços.

A junta em T e o cordão de ângulo

O referencial desta UC 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, tintas, gordura e humidade nos bordos e nas faces a soldar, numa faixa de pelo menos 20 mm de largura.
• Ponteamento: pontos de fixação curtos e bem distribuídos, que garantem a geometria antes do cordão definitivo; devem ser refundidos e incorporados no cordão final, nunca deixados como defeito.
• Ângulo da junta: verificar o esquadro entre as duas chapas antes de soldar; um desvio de esquadro obriga a um cordão assimétrico para compensar.
• Garganta e perna do cordão: dimensões definidas no desenho técnico, verificadas com calibre de soldadura após a execução.

Uma junta bem preparada é metade do trabalho de garantir um cordão sem defeitos.

Monopasse vs multipasse

Consoante a espessura e a garganta exigida, a junta em T executa-se num único passe ou em vários.

• Monopasse: um único cordão cobre toda a garganta exigida; usa-se em espessuras mais finas da gama (perto de 6 mm) e quando a EPS o permite.
• Multipasse: a garganta exigida é conseguida com vários cordões sobrepostos (passe de raiz, de enchimento e de acabamento); necessário em chapas mais espessas (perto de 13 mm) e sempre que o aporte térmico por passe tenha de ser limitado.
• Em multipasse: escoriar completamente entre passes, controlar a temperatura entre passes (bloco 10) e manter a sequência definida na EPS para gerir a distorção.

A decisão monopasse/multipasse não é do soldador à vontade: vem da EPS, em função da espessura e do aporte térmico admissível.

Nomenclatura das posições (EN ISO 6947)

A EN ISO 6947 define as posições de soldadura por letras e a orientação do eixo do cordão. Nesta UC trabalham-se quatro:

Cada posição impõe uma técnica diferente porque a gravidade atua de forma diferente sobre o banho fundido.

Como a posição altera os parâmetros

A mesma junta, na mesma chapa, exige ajustes de parâmetros e de técnica consoante a posição.

• PA: a posição mais favorável; permite intensidades mais altas, banho maior, inclusive transferência spray em chapa espessa.
• PB: a gravidade tende a fazer o banho escorrer para a chapa inferior; exige controlo do ângulo de tocha para equilibrar a fusão nas duas faces da junta.
• PF (ascendente): a gravidade puxa o banho para baixo; o que o segura é a tensão superficial e a prateleira de metal já solidificado logo abaixo do arco. Permite boa penetração com movimento oscilante, mas exige parâmetros mais baixos que a PA para o banho não crescer além do que essa prateleira suporta.
• PG (descendente): a gravidade empurra o banho à frente do arco; exige técnica própria e cuidado redobrado (bloco 14).

Nenhuma EPS usa os mesmos parâmetros para todas as posições da mesma junta.

Ângulo de tocha e movimento

A técnica operatória combina três variáveis geométricas que o soldador controla com a mão, complementares aos parâmetros elétricos.

• Ângulo de trabalho: normalmente 45° em relação às duas faces da junta em T, para equilibrar a fusão entre a chapa vertical e a horizontal.
• Ângulo de deslocamento (arrasto/empurrão): em curto-circuito, um ligeiro ângulo de arrasto (tocha inclinada "para trás" do sentido de avanço) favorece a penetração e a visibilidade do banho.
• Movimento: retilíneo em cordões estreitos e de raiz; oscilante (em zig-zag ou em "C") em passes de enchimento largos, com uma pausa breve nas laterais para garantir a fusão dos bordos.

A pausa lateral no movimento oscilante é o que evita a falta de fusão nas laterais, o defeito mais comum do processo (bloco 15).

Sequência de passes em multipasse

Numa junta em T multipasse, a ordem dos cordões controla tanto a qualidade metalúrgica como a distorção da peça.

1. Passe de raiz: funde as duas faces da junta na base do filete, parâmetros mais contidos para controlar a penetração inicial.
2. Passes de enchimento: preenchem a garganta em camadas sucessivas, cada uma escoriada e limpa antes da seguinte.
3. Passe de acabamento (cobertura): dá o aspeto e a geometria final do filete, muitas vezes com um movimento ligeiramente mais largo.
4. Em peças longas, alternar o sentido de soldadura ou soldar por troços (passo de peregrino) reduz a distorção angular acumulada.

Cada passe é uma nova oportunidade de introduzir um defeito, se a escória ou a temperatura entre passes não forem controladas.

Porque a PG é a mais exigente desta UC

A PG (vertical descendente) é a particularidade mais delicada do referencial: o soldador progride de cima para baixo, e a gravidade empurra o banho fundido à frente do arco.

• Se o banho avança mais depressa do que o arco funde a raiz da junta, o metal fundido cobre a zona ainda não fundida, criando falta de fusão escondida sob um cordão de aspeto aceitável.
• A velocidade de soldadura tem de ser mais rápida do que em PF, precisamente para o arco "ir à frente" do banho e não o contrário.
• É por isto que a PG exige cuidado redobrado: um defeito de falta de fusão em PG pode não ser visível à inspeção visual, só surgindo em radiografia ou ultrassons.

Em PG, a rapidez do soldador não é opção, é a técnica que evita o defeito mais grave desta posição.

Técnica correta em PG

Para soldar bem em PG, ajustam-se três coisas em conjunto: parâmetros, ângulo e velocidade.

• Parâmetros: tensão e VAF ligeiramente mais baixos que em PA, com transferência por curto-circuito, para manter o banho pequeno e controlável.
• Ângulo de tocha: arrasto acentuado, tocha a "apontar" ligeiramente para cima, contra o sentido de progressão, para o arco atacar a raiz antes de o banho a cobrir.
• Velocidade de deslocamento: rápida e constante, sem paragens; qualquer hesitação deixa o banho acumular-se e ultrapassar o arco.
• A PG só se usa em chapas até uma espessura moderada; para gargantas maiores, a EPS pode limitar o número de passes ou exigir mudança para PF.

A PG recompensa a técnica correta com produtividade (mais rápida que a PF), mas pune sem aviso a técnica errada.

Defeitos típicos do MAG/FF

Os defeitos mais associados ao processo 136 nascem quase sempre das variáveis já estudadas nos blocos anteriores.

Cada defeito desta tabela tem uma causa rastreável a uma variável de processo mal controlada, não é "azar".

Inspeção visual e critérios de aceitação (EN ISO 5817)

A inspeção visual é a primeira e mais imediata verificação de qualidade, feita pelo próprio soldador e reforçada por um inspetor.

• Verifica-se: 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) que fixam limites dimensionais para cada tipo de imperfeição, consoante o nível exigido pelo projeto.
• A simbologia de soldadura (conforme a EN ISO 2553, aplicada em conjunto com a EN ISO 9606-1 para a qualificação) indica no desenho técnico o tipo, dimensão e acabamento do cordão exigido.

Inspecionar visualmente com critério é comparar o cordão real com o nível de qualidade exigido, não "parecer bem".

Manutenção preventiva do equipamento

Cumprir o plano de manutenção preventiva é uma aptidão explícita do referencial, e evita que defeitos de equipamento se confundam com erros de técnica.

• Diária: verificar bocal de contacto, difusor e bico de gás; limpar projeções acumuladas; confirmar caudal e estanquidade do gás.
• Periódica: verificar roletos e guia de fio da devanadeira, mangueiras (fugas de gás ou água), ligações elétricas e o 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 (húmido, oxidado), antes de suspeitar da fonte.
• Registar as verificações mantém a rastreabilidade exigida pelas normas da qualidade aplicáveis ao fabrico.

Um equipamento bem mantido elimina uma fonte inteira de defeitos antes de a soldadura começar.

Segurança, ambiente e fecho

O processo 136 tem riscos próprios que se somam aos riscos gerais da soldadura por arco elétrico.

• EPI: máscara de soldar com filtro adequado à intensidade, luvas, avental e proteção respiratória contra fumos (o fluxo do fio fluxado liberta mais fumos do que o fio maciço).
• EPC: extração localizada de fumos, biombos de proteção contra radiação e contra corrente de ar (que também protege o gás, bloco 4).
• Ambiente: gestão de escória e resíduos de fio; ventilação adequada em espaços confinados.
• Segurança elétrica: verificar isolamento de cabos e ligações antes de ligar a fonte; nunca trocar consumíveis com a fonte ligada.

Estas quatro áreas (documentação, consumíveis e parâmetros, técnica por posição, segurança e manutenção) formam o ciclo completo desta UC.