Qual é a função do arco elétrico nos processos de soldagem?

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Para entender ainda mais afundo os principais processos de soldagem, é preciso compreender o processo de fusão obtido através da energia de um arco elétrico.

Esse método é o grande responsável pelos procedimentos de soldagem com eletrodo revestido, tig e mig/mag.

Acompanhe:

Em um dia de tempestade, por exemplo, observamos a aparição de muitos raios. Trata-se de uma descarga elétrica que conduz eletricidade entre as nuvens e a terra.

Como entre ambas existe a presença de ar, que é eletricamente neutro e, portanto, isolante elétrico, para que as descargas ocorram, é preciso ocorrer a ionização do gás.

A Ionização

A Ionização, por sua vez, é um processo químico em que íons são produzidos pela perda ou ganho de elétrons a partir de átomos ou moléculas neutras. 

O procedimento ocorre quando um elétron localizado em uma órbita, sai da influência do campo eletromagnético do átomo, tornando-se assim, um elétron livre.

Quando um elétron recebe uma quantidade de energia, ele é forçado a subir para uma órbita de maior energia.

O elétron torna-se livre conforme a energia que recebe, tirando-o da influência do campo eletromagnético do átomo. A energia necessária para retirá-lo, é a energia de ionização.

Assim quando ocorre o processo de ionização, tem-se um elétron livre e um íon positivo, formando-se consequentemente, um meio condutor de eletricidade. Um exemplo, é que o gás, após ser ionizado, constitui o plasma.

Em razão da movimentação das cargas elétricas em um arco elétrico, ocorrem muitos choques entre as partículas portadoras de carga.

Como consequência, uma grande quantidade de calor e luz é gerada. Essa energia é utilizada como fonte de calor nos processos de soldagem a arco elétrico.

Como a mobilidade dos íons positivos é extremamente pequena quando comparada à dos elétrons livres, a produção de calor é causada basicamente, pelo choque dos elétrons com átomos e íons positivos.

No caso de eletrodos consumíveis, há também o choque entre as cargas elétricas e os glóbulos de metal fundido gerado pela fusão do eletrodo.

O arco elétrico

O arco elétrico com eletrodo permanente é aproximadamente cônico e pode ser dividido em três regiões: região anódica, coluna de plasma e região catódica. 

Os elétrons são emitidos na região catódica (polo negativo) e acelerados para região anódica (polo positivo) através do campo elétrico.

A figura abaixo mostra o esquema do arco elétrico, em escala atômica, na qual podemos ver que o arco elétrico (coluna de plasma) é constituído por elétrons livres, íons positivos, íons negativos e uma certa quantidade de átomos neutros. Apesar das cargas existentes, a coluna de plasma é eletricamente neutra. 

Queda de tensão

Todo arco elétrico está associado a uma tensão elétrica. Portanto existe uma queda de tensão ao longo do comprimento do arco. Tal queda tem intensidades diferentes nas distintas regiões do arco:

  • Queda de tensão catódica: 29.000 V/cm (valor estimado);
  • Queda de tensão na coluna do arco: 3 a 50 V/cm (valor estimado);
  • Queda de tensão anódica: 1 a 25 V/cm. (valor estimado).

*Todas as informações foram retiradas das Apostilas Técnicas elaboradas pela Balmer.

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