Os gases nobres hélio e argônio são fundamentais como gases de proteção em soldagem. Eles podem ser utilizados isoladamente ou misturados entre si ou misturados com gases ativos como o CO2, O2, N2 e H2.
Os gases de proteção em condições adequadas são usados na soldagem de ligas metálicas comercialmente conhecidas como aços carbono e aços inoxidáveis e na soldagem de metais como alumínio, cobre, níquel, titânio, tantálio, bem como suas ligas.
gases inertes
Os gases inertes com ou sem outros gases aditivos são importantes para o sucesso da operação de soldagem, porém há outros fatores importantes que devem ser considerados: preparação e seleção dos pares metálicos, escolha do processo, intensidade de corrente, potência, equipamento e operação adequada.
A pureza dos gases inertes é sempre necessária e importante, pois há metais que apresentam baixa tolerância para com os elementos contaminantes dos gases de proteção. Por exemplo, alumínio e magnésio são sensíveis a impurezas, enquanto aços-carbono e cobre apresentam maior tolerância. A alta pureza do gás inerte (99,99%) em processos de soldagem como, por exemplo, TIG (Tungsten lnertGas)e MIG (Metal InertGas), determinam a boa qualidade da solda.
A densidade do gás inerte também é fator importante na soldagem. O argônio é aproximadamente 4/3 mais pesado que o ar atmosférico e dez vezes mais pesado que o hélio. É por esta razão que o argônio, ao deixar o orifício do bocal da tocha, forma uma camada sobre a área soldada enquanto o hélio, por ser mais leve, tende a subir. A soldagem, para ser mais efetiva, exige que o fluxo de hélio seja de duas a três vezes maior que o fluxo de argônio, quando ambos estão sendo utilizados.
escolha dos gases de proteção
Na escolha dos gases também é considerada importante a relação existente entre a intensidade da corrente e a tensão elétrica. Para comprimentos equivalentes do arco, o hélio apresenta tensão apreciavelmente maior que o argônio, o que indica o uso de hélio em caso da soldagem de metais de boa condutibilidade térmica e elevados pontos de fusão; todavia, a estabilidade do arco é também fator importante, fazendo com que se prefira o argônio ao hélio. Além disto, o argônio é mais denso e possui um potencial de ionização menor, o que favorece a abertura do arco sem considerar seu menor custo.
adição de gases ativos
A adição de gases ativos aos gases nobres (He e Ar) apresenta efeitos benéficos em alguns casos de soldagem porém, para o eletrodo de tungstênio a maioria dos gases ativos não é usado porque resulta na oxidação e deterioração do eletrodo. É exceção o gás hidrogênio (H2), que pode ser usado porque a sua natureza redutora não causa efeitos adversos no eletrodo de tungstênio. A mistura argônio-hidrogênio aumenta a tensão do arco; portanto, em alguns casos de soldagem como aquelas envolvendo o aço inoxidável e ligas de níquel, a mistura não causa efeito metalúrgico maléfico.
A queima do hidrogênio com o ar atmosférico, que rodeia a área de solda, produz vapor d’água que pode atuar como gás de proteção especialmente nos casos em que a água não reage com o metal. Por outro lado, é preciso considerar que o hidrogênio pode ser absorvido diretamente pelo metal, causando a sua fragilização e deterioração. Por todas essas considerações, deve-se entender a limitação da técnica da mistura Ar- H2.
Quando a soldagem utiliza o arco elétrico e o eletrodo é do tipo consumível, podem-se utilizar dois processos, dependendo do tipo de gás de proteção: MIG (gás inerte) e MAG (gás ativo ou gás inerte/ativo). Os gases inertes, quando usados puros, apresentam características particulares.
O hélio sem mistura apresenta vantagens quanto à condutibilidade térmica, tensão e calor do arco. No entanto, é pouco usado por causa da forma indesejável com que transfere metal, além dos respingos e formato do cordão de solda que produz. Por isso, é comum o uso de misturas de gases que pode melhorar o arco elétrico, a transferência do metal e o formato do cordão.
Os gases de proteção formados por He e Ar ou misturas deles apresentam maior aplicação em metais não ferrosos. A adição de pequenas quantidades de gases ativos ao argônio melhora consideravelmente a transferência do metal, diminui a ocorrência de respingos e mordeduras e aumenta a penetração da solda.
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