A química por trás dos eletrodos GMAW de aço carbono macio

A seleção de um eletrodo de aço-carbono pode aumentar ou diminuir muito a produtividade da mão de obra e os custos totais de soldagem - e é por isso que é importante que os soldadores entendam a química por trás do metal de adição. Imagens: ESAB

Especialistas em aplicações costumam ser questionados: "Qual é o melhor fio MIG?" A resposta a esta pergunta com soldagem a arco de metal a gás (GMAW) é sempre: "Aquele que atende aos códigos de soldagem exigidos, propriedades mecânicas e especificações do procedimento de soldagem".

No entanto, além de atender aos requisitos técnicos, os fabricantes precisam considerar o custo total da soldagem. A mão de obra representa em média 75% a 85% dos custos totais de soldagem, enquanto os metais de adição representam cerca de 10%. A seleção do metal de adição ideal pode aumentar ou diminuir muito a produtividade do trabalho e os custos totais de soldagem.

A seguir, uma visão geral de como a química do metal de adição influencia os resultados da soldagem, com foco nos eletrodos para soldagem de aço carbono macio (Grau A36), porque são os eletrodos mais usados ​​e os que a maioria das pessoas aprende a usar primeiro.

A American Welding Society (AWS) classifica eletrodos de aço carbono (ver Figura 1). Esses eletrodos têm uma resistência mínima à tração do metal de solda de 70.000 PSI, tornando-os adequados para soldar o aço A36 nele mesmo ou em outros tipos de aço carbono (você só precisa combinar com o A36 porque tem a resistência mais baixa).

Ao formular eletrodos de aço carbono, os fabricantes controlam até 17 elementos brutos diferentes (consulte a Figura 2). Os três principais elementos de liga são carbono, manganês e silício. A AWS especifica as quantidades mínimas e máximas desses elementos, mas os fabricantes podem enfatizar os atributos de desempenho controlando a química.

O carbono (C) influencia as propriedades estruturais e mecânicas mais profundamente do que qualquer outro elemento. Para eletrodos ER70, o carbono é geralmente mantido entre 0,05% a 0,12%, o que fornece resistência ao metal de solda sem afetar a ductilidade, tenacidade e porosidade.

Os fabricantes adicionam outras ligas para controlar a desoxidação da poça de solda e para ajudar a determinar as propriedades mecânicas da solda. A desoxidação é a combinação de um elemento com o oxigênio da poça de fusão, resultando na formação de uma escória ou ilha de sílica na superfície da solda. A remoção do oxigênio da poça elimina-o como causa da porosidade do metal de solda.

O silício (Si) é o elemento desoxidante mais comum; dependendo do uso pretendido, os eletrodos geralmente contêm 0,45% a 1% da liga. Nesta faixa de porcentagem, o silício exibe uma capacidade de desoxidação muito boa. O aumento do silício aumentará a resistência da solda com apenas uma pequena diminuição na ductilidade e tenacidade. No entanto, o metal de solda pode se tornar sensível a trincas com mais de 1% a 1,2% de silício. A liga também influencia a fluidez da poça.

O manganês (Mn) também é um desoxidante e fortalecedor comum. O manganês constitui 1% a 2% dos eletrodos de aço macio. O aumento dos níveis de manganês aumenta a resistência do metal de solda em um grau maior do que o silício. O manganês também reduzirá a sensibilidade do metal de solda à trinca a quente.

Alumínio (Al), titânio (Ti) e zircônio (Zr) são desoxidantes muito fortes. Esses elementos às vezes são adicionados em doses muito pequenas, geralmente não mais que 0,2% combinados. Nesta faixa, alguma força aumentada é alcançada.

FIGURA 1. AWS classifica eletrodos de aço carbono com base em fatores como resistência à tração e composição química.

Outros elementos como níquel (Ni), cromo (Cr) e molibdênio (Mo) são frequentemente adicionados para melhorar as propriedades mecânicas ou de resistência à corrosão. Em pequenas quantidades, podem ser usados ​​em fios de aço carbono para melhorar a resistência e tenacidade do depósito.

Os eletrodos GMAW para aço macio geralmente incluem a letra S (indicando que é um eletrodo sólido) e um designador numérico (2 a 7) ou a letra G. Os eletrodos mais usados ​​são S-3 e S-6.

Aqui está um breve guia sobre o significado dessas designações de eletrodos e por que são populares, bem como notas sobre outras químicas de eletrodos para ajudar a orientar a seleção.