Processo TIG/GTAW (141) — Guia Completo
Introdução
O processo TIG (Tungsten Inert Gas), também designado por GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) ou pelo número 141 (ISO 4063), é um processo de soldadura por fusão que utiliza um arco elétrico entre um elétrodo de tungsténio não consumível e a peça. A proteção do banho de fusão é assegurada por um gás inerte (árgon ou hélio).
É considerado o processo que produz cordões de maior qualidade entre todos os processos de soldadura por arco, sendo indispensável em aplicações de alta exigência: indústria aeroespacial, nuclear, farmacêutica, alimentar, petroquímica e tubagem de pressão.
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Princípio de Funcionamento
O arco elétrico é estabelecido entre o elétrodo de tungsténio (ponto de fusão ~3.410°C) e o material base. O elétrodo não funde — apenas mantém o arco. O metal de adição, quando necessário, é alimentado manualmente (vareta) ou automaticamente (fio).
O gás de proteção inerte (árgon, hélio ou mistura) flui pela tocha e envolve o arco e o banho de fusão, protegendo-os da contaminação atmosférica (oxigénio, azoto, humidade).
Variantes do processo
| Nº ISO | Designação | Característica |
|---|---|---|
| 141 | TIG com material de adição sólido | Vareta ou fio adicionado manualmente ou por alimentador |
| 142 | TIG autógeno | Sem material de adição — funde apenas o material base |
| 143 | TIG com fio fluxado | Material de adição tubular com fluxo interno |
| 145 | TIG com gás redutor | Mistura com hidrogénio (para inox austenítico) |
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Equipamento
O equipamento TIG é composto por:
- Fonte de energia — Inversora ou retificadora, CC e/ou CA, com controlo de HF (alta frequência) ou Lift-Arc
- Tocha TIG — Refrigerada a ar (até ~200A) ou a água (>200A); contém o elétrodo de tungsténio, o bocal cerâmico e a pinça
- Garrafa de gás — Árgon (mais comum), hélio ou misturas
- Caudalímetro — Regula o caudal de gás (tipicamente 6-15 l/min)
- Pedal ou comando remoto — Controlo da corrente durante a soldadura
- Sistema de refrigeração — Circuito de água para tochas refrigeradas
Acessórios importantes
- Bocal cerâmico (cup): Diâmetro determina a cobertura de gás (nº 4 a nº 12)
- Lente de gás (gas lens): Laminariza o fluxo de gás para melhor proteção
- Backing gas: Proteção gasosa na raiz (obrigatória em inox e titânio)
- Difusor trailing shield: Proteção estendida para materiais reativos (Ti, Zr)
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Elétrodo de Tungsténio
O elétrodo de tungsténio é o componente central do processo. Não funde, mas desgasta-se e deve ser afiado regularmente.
Tipos de elétrodo
| Código cor | Composição | Aplicação |
|---|---|---|
| Verde | Tungsténio puro (WP) | CA — alumínio |
| Vermelho | 2% Tório (WT20) | CC — aços, inox (sendo descontinuado por radioatividade) |
| Dourado | 1,5% Lantânio (WL15) | CC e CA — substituto universal do toriado |
| Azul | 2% Lantânio (WL20) | CC e CA — excelente escorvamento |
| Cinza | 2% Cério (WC20) | CC — baixas correntes, chapa fina |
| Violeta | Mistura de óxidos raros | CC e CA — polivalente |
Afiação do elétrodo
- Em CC (aço, inox): Ponta afiada em cone, ângulo 15-30° para trabalho fino, 45-60° para correntes elevadas. As ranhuras de afiação devem ser longitudinais (na direção do elétrodo), nunca transversais.
- Em CA (alumínio): A ponta forma uma bola por efeito do calor. Começar com ponta ligeiramente arredondada.
Diâmetros comuns: 1,0 / 1,6 / 2,4 / 3,2 / 4,0 mm — escolhido em função da corrente.
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Gases de Proteção
| Gás | Características | Aplicação |
|---|---|---|
| Árgon (Ar) | Barato, arco estável, baixa condutividade térmica, boa proteção | Universal — aço, inox, alumínio, cobre, titânio |
| Hélio (He) | Caro, maior condutividade térmica, arco mais quente, maior penetração | Cobre, alumínio espesso, materiais de alta condutividade |
| Ar + He | Compromisso entre estabilidade e penetração | Alumínio espesso, cobre |
| Ar + H₂ (2-5%) | Gás redutor, aumenta penetração e fluidez | Inox austenítico, níquel (NUNCA em aço carbono ou ferrosos!) |
Caudal típico: 6-12 l/min (árgon), 15-25 l/min (hélio — menor densidade, precisa de mais caudal).
Pureza do gás: Mínimo 99,99% para aço inox; 99,999% para titânio e zircónio.
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Tipos de Corrente
Corrente contínua (CC/DC)
| Polaridade | Elétrodo | Peça | Penetração | Aplicação |
|---|---|---|---|---|
| CC− (DCEN) | Negativo (cátodo) | Positivo (ânodo) | Profunda (70% calor na peça) | Aço, inox, cobre, titânio, níquel |
| CC+ (DCEP) | Positivo (ânodo) | Negativo (cátodo) | Muito rasa (70% calor no elétrodo) | Raramente usada — desgaste rápido |
Corrente alternada (CA/AC)
- Alterna entre CC− e CC+ a cada semi-ciclo
- O semi-ciclo CC+ produz limpeza catódica (remoção de óxidos) — essencial para alumínio e magnésio
- O semi-ciclo CC− produz penetração
- Fontes modernas permitem ajustar o balanço AC (% EN vs. % EP) e a frequência AC
Regra: CC− para aços e inox; CA para alumínio e magnésio.
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Parâmetros de Soldadura
| Parâmetro | Efeito |
|---|---|
| Corrente (A) | Penetração e largura do cordão |
| Tensão (V) | Comprimento do arco |
| Velocidade | Entrega térmica e aspeto do cordão |
| Caudal de gás | Proteção do banho (pouco = porosidade; muito = turbulência) |
| Diâmetro do elétrodo | Capacidade de corrente |
| Ângulo do elétrodo | Concentração do arco e penetração |
| Stick-out do elétrodo | Distância do elétrodo ao bocal (3-10 mm) |
| Distância elétrodo-peça | Comprimento do arco (~1,5-3 mm ideal) |
Parâmetros indicativos para aço inox (CC−, Árgon)
| Espessura (mm) | Ø elétrodo (mm) | Corrente (A) | Ø vareta (mm) | Caudal Ar (l/min) |
|---|---|---|---|---|
| 1,0 | 1,6 | 40-60 | 1,6 | 6-8 |
| 1,5 | 1,6 | 60-90 | 1,6 | 6-8 |
| 2,0 | 2,4 | 80-120 | 2,4 | 8-10 |
| 3,0 | 2,4 | 100-150 | 2,4 | 8-10 |
| 5,0 | 3,2 | 150-200 | 3,2 | 10-12 |
| 8,0 | 3,2 | 200-250 | 3,2 | 10-12 |
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Vantagens e Desvantagens
Vantagens
- Melhor qualidade de cordão entre todos os processos por arco
- Controlo preciso do calor (pedal / comando remoto)
- Soldadura em todas as posições
- Sem escória, sem salpicos
- Excelente para passes de raiz
- Permite soldadura autógena (sem adição)
- Solda praticamente todos os metais (aço, inox, alumínio, cobre, titânio, magnésio, níquel)
Desvantagens
- Velocidade de deposição baixa (mais lento que MIG/MAG e SER)
- Custo elevado do equipamento e consumíveis
- Requer elevada técnica operatória do soldador
- Sensível a correntes de ar (perda de proteção gasosa)
- Não adequado para espessuras grandes (exceto para passe de raiz)
- Produtividade limitada comparada com processos semiautomáticos
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Aplicações Típicas
- Passes de raiz em tubagem de pressão (root pass TIG + enchimento MIG/MAG ou SER)
- Indústria alimentar e farmacêutica (cordões sanitários, sem porosidade)
- Indústria aeroespacial (ligas de titânio e alumínio)
- Equipamentos sob pressão (vasos, caldeiras, permutadores)
- Reparação de ferramentas e moldes
- Soldadura orbital automatizada (tubagem)
- Revestimentos e enchimentos de precisão
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Técnica Operatória
- Posição da tocha: 70-80° em relação à peça, inclinada para trás (técnica puxada)
- Adição de vareta: 15-20° em relação à peça, adicionada na frente do banho, nunca diretamente no arco
- Movimento: Linear para espessuras finas; pendular suave para enchimento
- Distância elétrodo-peça: 1,5-3 mm (quanto mais curto, mais concentrado o arco)
- Início: Escorvamento HF ou Lift-Arc, nunca por riscamento (contamina o elétrodo)
- Final: Reduzir corrente progressivamente (pedal) ou usar declive (slope down) + pós-gás (5-15 segundos)
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