A soldagem TIG com fio quente é um processo de soldagem de alta qualidade, eficiente e com economia de energia que foi desenvolvido com base na soldagem TIG tradicional em 1956.
O princípio básico é aquecer o fio de soldagem a uma determinada temperatura de pré-aquecimento antes de alimentá-lo na poça de fusão, atingindo em última análise o objetivo de soldagem eficiente e de alta velocidade.
Características e classificações da soldagem TIG com fio quente
Através dos efeitos combinados de vários fatores, como a purificação da superfície do fio de soldagem por calor residual, a agitação da poça fundida por corrente de calor residual e o efeito do campo magnético da corrente de pré-aquecimento no formato do arco de soldagem, a qualidade de a costura de solda é melhorada.
Do ponto de vista do aporte térmico da costura de solda, a energia para pré-aquecimento do fio de soldagem e a energia para o arco de soldagem são controladas de forma independente.
Portanto, o aumento da velocidade de deposição da soldagem não está diretamente relacionado ao aumento do aporte térmico, o que significa que a velocidade de fusão do fio de soldagem pode ser aumentada sem aumentar o aporte térmico sob a condição de manter o mesmo aporte térmico.
Sob a mesma corrente, a velocidade de soldagem pode ser aumentada em mais de duas vezes.
Em comparação com a soldagem TIG, a soldagem TIG com fio quente aumenta significativamente a deposição e a velocidade de soldagem, o que é adequado para soldar estruturas de soldagem de espessura média, ao mesmo tempo que possui as características de soldas de alta qualidade na soldagem TIG.
Comparada com a soldagem MIG, a velocidade de deposição não é significativamente diferente, mas a velocidade de alimentação do fio da soldagem TIG com fio quente é independente da corrente de soldagem, o que permite melhor controle da formação da solda.
Para soldas com ranhuras abertas, a fusão das paredes laterais é muito melhor que a soldagem MIG.
Muitos métodos específicos de soldagem TIG com fio quente foram desenvolvidos em torno do método de aquecimento do fio de soldagem, melhorando ainda mais sua eficiência de deposição e expandindo sua faixa de aplicabilidade. Eles são classificados principalmente conforme mostrado na Figura 1.
Figura 1: Principais classificações dos métodos de soldagem TIG com fio quente.
Soldagem TIG com fio quente por indução de alta frequência de liga de alumínio
Os métodos de soldagem TIG com fio quente existentes no país e no exterior usam uma certa corrente no fio de soldagem para aquecê-lo pela resistência gerada pelo próprio fio de soldagem. No entanto, este método tem algumas deficiências:
Primeiro, a temperatura do fio de soldagem é difícil de controlar, o que afeta a eficiência e a qualidade da soldagem.
Em segundo lugar, existe um circuito de corrente de fio quente entre a peça de trabalho e o fio de soldadura adjacente ao circuito principal de soldadura. O arco de soldagem é afetado pela força magnética de Lorentz deste circuito, causando golpe magnético, que tem um efeito adverso no formato da solda e no posicionamento preciso do arco. Em casos graves, pode até impedir a soldagem.
Terceiro, para fios de soldagem de baixa resistência, como Al e ligas de alumínio, a eficiência do aquecimento por resistência é baixa, dificultando o alcance da temperatura adequada.
Portanto, a soldagem TIG com fio quente tradicional não é adequada para soldar ligas como Al e Cu.
Em comparação com a soldagem TIG de fio quente tradicional, a soldagem TIG de fio quente de aquecimento por indução de alta frequência tem as seguintes características:
- Alta eficiência de aquecimento do fio e rápida velocidade de aquecimento.
- Adequado para aquecer vários materiais metálicos do fio de soldagem, especialmente fio de soldagem de baixa resistência.
- Não há interferência do campo magnético da corrente de desvio, eliminando o fenômeno do golpe magnético.
- A temperatura do fio de soldagem pode ser controlada com precisão controlando a corrente de saída de alta frequência. Ao alterar a frequência de oscilação de saída e utilizar o efeito de pele de indução de alta frequência, a profundidade do aquecimento por indução pode ser controlada.
Estudo sobre soldagem TIG com fio quente a arco:
- Análise da temperatura de pré-aquecimento do fio quente do arco
Usando o arco TIG como fonte de calor, o fio de soldagem prestes a entrar na poça de fusão é aquecido diretamente, conforme mostrado na Figura 2.
Os principais fatores que afetam a temperatura do fio de soldagem são a corrente do arco do fio quente I, a velocidade de alimentação do fio V, a dissipação de calor superficial do fio de soldagem Qf e a transferência de calor por radiação do arco de soldagem no fio de soldagem Qt.
Entre eles, os dois primeiros são os principais fatores de influência. A influência de Qt ainda existe no caso de não haver soldagem com fio quente, portanto pode ser omitida quando comparada, e Qf pode ser atribuído ao efeito de aquecimento efetivo do arco η.
- Influência da corrente do arco de arame quente e da velocidade de alimentação do arame
A Figura 3 mostra o princípio de medição, usando soldagem a ponto de armazenamento de energia para soldar o termopar ao fio de soldagem e fixá-lo na bancada. Sob o acionamento do motor, a pistola de soldagem se move a uma determinada velocidade para simular a alimentação do arame.
O sinal elétrico gerado pelo termopar é conectado a um dispositivo de medição de temperatura multicanal, e os dados obtidos são então transmitidos a um computador para armazenamento e análise.
Conforme mostrado na Figura 4, a temperatura aumenta acentuadamente em um determinado momento e depois diminui lentamente. A temperatura no ponto mais quente do campo de temperatura onde a fonte de calor se move (4) pode ser considerada como a temperatura quando o arco passa pelo termopar.
A temperatura do fio de soldagem ao entrar na poça de fusão é obtida combinando a velocidade de alimentação do arame, a distância entre o ponto de aquecimento do arco e a poça de fusão e utilizando interpolação.
Conforme mostrado na Figura 5, quando a velocidade de alimentação do arame é constante, o aumento da temperatura aumenta linearmente com a corrente, e sua inclinação é determinada pela eficiência de aquecimento η; quando a corrente do arco do fio quente é constante, o aumento da temperatura diminui de acordo com uma regra hiperbólica com a velocidade de alimentação do fio, e a forma da hipérbole é determinada pela eficiência de aquecimento η.
A eficiência de aquecimento η de diferentes velocidades de alimentação do arame pode ser calculada a partir da inclinação da curva.
- Conclusão
(1) O aumento de temperatura do fio de soldagem usando o método de fio quente de arco é linearmente relacionado à corrente do arco de fio quente e inversamente proporcional à velocidade de alimentação do fio.
(2) A soldagem TIG com fio quente por arco pode melhorar significativamente a eficiência da soldagem TIG.
