Máquinas de Solda TIG AC/DC que podem soldar tanto materiais ferrosos quanto Alumínio, Cobre e suas ligas você encontra aqui. Elas produzem corrente alternada para o Arco de Solda.

O Processo de Solda TIG AC e DC

O processo TIG (Tungsten Inert Gas) se caracteriza por um arco voltaico estabelecido entre um eletrodo de tungstênio, dito não-consumível, e a peça a ser soldada, o que em alguns casos permite a soldagem de chapas metálicas finas (abaixo de 3 mm) sem utilização de metal de adição. Metais ferrosos, tais como o aço inoxidável, são soldados na condição CC- (corrente contínua e eletrodo conectado ao terminal negativo da fonte de soldagem). Nesta condição, a corrente é conduzida através do plasma, parcialmente por íons e principalmente por elétrons que são emitidos a partir do eletrodo de tungstênio (cátodo) [1]. O tungstênio é um metal que pode atingir temperaturas extremamente altas em sua superfície, o que permite que estes elétrons sejam emitidos por efeito termiônico quando a energia acumulada supera um dado valor necessário (relacionada com a função-trabalho do material) [2]. Quando emitindo elétrons termionicamente, a mancha catódica (onde os mecanismos de emissão ocorrem) localizada na ponta do eletrodo de tungstênio apresenta uma densidade de corrente que, segundo Lancaster [3], deve estar entre 10⁶ e 10⁸ A/m². A Equação (1), conhecida como equação de Richardson-Dushman, mostra que maiores densidades de corrente são atingidas quanto maior for a temperatura do cátodo e menor a sua função-trabalho. Portanto, quanto mais alta a temperatura que o cátodo pode atingir, mais fácil atingirá a faixa de densidade de corrente característica da emissão termiônica.

Onde:

J = Densidade de corrente resultante da emissão de elétrons por efeito termiônico.

A = Constante característica do eletrodo.

T = Temperatura na superfície do cátodo (geralmente se considera a temperatura de ebulição do material).

Φ = Função-Trabalho do material.

k = Constante de Boltzmann.

A condição CC- produz um arco bastante estável e suave, o que em muito se deve ao fato de a mancha catódica estar em uma posição fixa na ponta do eletrodo de tungstênio e, apesar da alta temperatura atingida, o desgaste provocado é muito pequeno. O mesmo não ocorre na condição CC+ (corrente contínua e eletrodo conectado ao terminal positivo da fonte de soldagem). Nesta condição, o principal provedor de elétrons é o próprio metal de base. Nesta situação, a emissão de elétrons não mais ocorre por intermédio do mecanismo termiônico, pois os metais comumente usados em estruturas não atingem as temperaturas necessárias para tal. A emissão de elétrons ocorre pelo estabelecimento de um forte campo elétrico em uma região microscópica sobre a superfície da peça (região de queda catódica), que geralmente excede 10⁹ V/m [2]. Este mecanismo de emissão a partir de um catodo não-termiônico é conhecido como efeito de campo. A mancha catódica, antes localizada na ponta do eletrodo, adquire um padrão aleatório de movimentação, produzindo um arco bastante instável. O desgaste provocado no eletrodo de tungstênio é agora muito mais pronunciado.

Entretanto, a condição CC+ possui uma característica extremamente útil na soldagem de metais como o magnésio e o alumínio. O último, quando em contato com o ar atmosférico, produz uma camada microscópica de óxido (Al₂O₃) em sua superfície. Esta camada possui um ponto de fusão de 2060ºC, 1410 ºC acima do ponto de fusão do substrato [4]. Na condição CC-, o arco voltaico pode atingir temperaturas extremamente altas (acima de 6000 K) o que leva a supor que a camada de Al₂O₃ seria facilmente fundida. Tal fato não ocorre, pois o alumínio tem uma condutividade térmica muito alta, quando comparada com a do aço inoxidável, por exemplo, de modo que todo o calor projetado sobre a superfície da peça difunde-se rapidamente através desta e não permite a fusão da camada de Al₂O₃. Ou seja, não é possível focar calor suficiente em um ponto para produzir fusão da camada de óxidos e, conseqüentemente, a fusão do substrato ocorre de maneira deficiente. A Figura 1 mostra a comparação entre a condição CC- e CC+, onde é caracterizado que a área de contato entre o arco e a superfície da peça de trabalho é muito maior em A1 (mancha anódica) do que em A2 (mancha catódica). Com isso, supõe-se que, para uma dada corrente de soldagem, tenha-se uma densidade de energia muito maior em A2 (CC+). Esta energia é, provavelmente, insuficiente para que ocorra a emissão de elétrons por intermédio do mecanismo termiônico, mas é suficientemente concentrada para que ocorra a fusão ou rompimento da camada de Al₂O₃.

Este fenômeno é comumente conhecido como limpeza catódica, e tem grande importância técnica na soldagem do alumínio. Contudo, a manutenção de uma operação de soldagem utilizando o eletrodo de tungstênio conectado exclusivamente ao pólo positivo, é na prática, bastante difícil, devido à instabilidade de arco e ao intenso desgaste do eletrodo. Desta forma, é empregada uma situação mista, onde ocorre a alternância entre as condições CC+ e CC-. Esta situação mista é algumas vezes denominada de corrente com polaridade variável, devido às formas retangulares com que as modernas fontes de soldagem produzem a corrente alternada (Figura 2). Com isso, os mecanismos de emissão se alternam entre o efeito termiônico e o efeito de campo, tornando possível um balanceamento de todos os efeitos envolvidos. Fonte Solda TIG AC