Arco Elétrico de Soldadura — Princípio, Escorvamento e Parâmetros

Introdução

O arco elétrico é a fonte de calor utilizada nos processos de soldadura por fusão mais comuns: SER/SMAW (111), MIG/MAG (131/135), TIG/GTAW (141) e arco submerso (121). Compreender o seu comportamento é essencial para controlar a qualidade da soldadura.

O arco é uma descarga elétrica sustentada entre dois condutores (elétrodo e peça), que gera temperaturas entre 5.000°C e 30.000°C no plasma, fundindo o material base e o material de adição.

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Princípio de Funcionamento

Ionização do gás

O arco elétrico funciona porque o gás entre o elétrodo e a peça se torna condutor de eletricidade por ionização. Os átomos do gás perdem eletrões e formam iões positivos, criando um canal de plasma por onde a corrente flui.

Para que o arco se estabeleça, é necessário:

1. Uma diferença de potencial suficiente (OCV — Open Circuit Voltage)
2. Um meio ionizável (ar, gás de proteção ou vapores do revestimento)
3. Uma distância adequada entre elétrodo e peça

Zonas do arco

O arco divide-se em três zonas com temperaturas distintas:

A polaridade define qual o elétrodo e qual a peça que funciona como cátodo ou ânodo, o que afeta a penetração e a taxa de deposição.

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Escorvamento do Arco

O escorvamento é o ato de iniciar o arco elétrico. Existem duas técnicas principais:

Técnica por toque (Tap start)

• O elétrodo toca a peça e afasta-se imediatamente
• O curto-circuito momentâneo aquece a ponta e inicia a ionização
• Usado em SER (111) e MIG/MAG (131/135)

Técnica por riscamento (Scratch start)

• O elétrodo risca a superfície da peça como um fósforo
• Gera calor suficiente para iniciar a ionização
• Comum em SER com elétrodos celulósicos

Escorvamento HF (High Frequency)

• Um gerador de alta frequência cria uma faísca sem contacto
• Usado em TIG (141) para evitar contaminação do elétrodo de tungsténio
• O arco inicia-se sem tocar na peça

Escorvamento Lift-Arc

• O elétrodo toca a peça com corrente reduzida, depois afasta-se e a corrente sobe
• Alternativa ao HF em TIG — evita interferências eletromagnéticas

Regra importante: No SER, o escorvamento deve ser feito à frente do local onde se pretende iniciar o cordão, para evitar marcas (arcos parasitas) no material base.

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Comprimento do Arco

O comprimento do arco é a distância entre a ponta do elétrodo e a superfície do banho de fusão. É um dos parâmetros mais importantes controlados pelo soldador.

Efeito do comprimento do arco:

Regra prática (SER): O comprimento ideal do arco é aproximadamente igual ao diâmetro da alma do elétrodo.

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Sopro Magnético (Arc Blow)

O sopro magnético é o desvio do arco elétrico causado por campos magnéticos assimétricos. Ocorre principalmente com corrente contínua (DC).

Causas:

• Posição da ligação à terra (massa) em relação à soldadura
• Magnetismo residual na peça (especialmente tubos e peças de grande massa)
• Geometria da junta (cantos, extremidades)
• Proximidade de materiais ferromagnéticos

Efeitos:

• Arco instável e desviado
• Falta de penetração
• Mordeduras num dos lados
• Salpicos excessivos

Soluções:

1. Mudar para corrente alternada (AC) — elimina o sopro na maioria dos casos
2. Reposicionar a ligação à terra — colocar do lado oposto ao desvio
3. Usar duas ligações à terra — uma de cada lado da junta
4. Reduzir o comprimento do arco — arco mais curto é mais estável
5. Desmagnetizar a peça — enrolar cabos de soldadura à volta da peça e fazer circular DC, reduzindo progressivamente a corrente
6. Soldar em direção a uma massa intermédia — criar pontos de terra provisórios

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Parâmetros do Arco

Corrente (Amperes)

• Determina a penetração e a taxa de deposição
• Mais corrente → mais penetração, mais deposição, mais calor
• Limitada pelo diâmetro do elétrodo/fio e pela posição de soldadura

Tensão (Volts)

• Relacionada com o comprimento do arco
• Mais tensão → arco mais longo → cordão mais largo e plano
• Menos tensão → arco mais curto → cordão mais estreito e convexo

Velocidade de soldadura

• Afeta a entrega térmica (heat input) e a geometria do cordão
• Mais rápido → menos penetração, cordão estreito
• Mais lento → mais penetração, cordão largo, risco de sobre-espessura

Entrega térmica (Heat Input)

A entrega térmica é calculada pela fórmula:

ET = (V × I × η) / v

Onde:

• V = tensão (Volts)
• I = corrente (Amperes)
• η = eficiência de transferência (0,6 a 0,99 conforme o processo)
• v = velocidade de soldadura (mm/s)

A entrega térmica afeta diretamente a ZTA (zona termicamente afetada), a velocidade de arrefecimento e, consequentemente, a microestrutura e propriedades mecânicas da junta.

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Tipos de Corrente

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