Apesar de bastante utilizados nos processos de solda, muitos profissionais desconhecem as várias funções e os benefícios oferecidos pelos chamados gases de proteção.
O hélio (He), o argônio (Ar) e o dióxido de carbono (CO2) são os mais utilizados no mercado. Sozinhos, misturados entre si ou com gases ativos, eles são essenciais tanto para garantir cordões bem acabados quanto para assegurar a qualidade do ar.
Assim, são vantagens que refletem nos usuários, nos clientes e nas empresas que utilizam esses serviços em seus processos ou atuam diretamente no setor de soldagem.
Contudo, antes de elencarmos os principais benefícios desses gases, vamos entender melhor o que são gases de proteção e a função de cada um deles. Esse entendimento é fundamental na hora de escolher o tipo de gás.
Confira, neste artigo, o que são os gases de proteção, como eles podem potencializar a soldagem e melhorar muito o desempenho da produção, dando vantagem competitiva ao seu negócio.
O que são gases de proteção?
Os gases de proteção são aqueles que atuam na poça de fusão, influenciando o arco elétrico de várias formas. Eles são utilizados amplamente na soldagem por fusão (MIG/MAG, TIG e plasma), podem ser inertes ou ativos e a sua principal função é proteger a área de soldagem.
Podemos dividir os gases de proteção em dois grupos:
1 – Gases puros, utilizados para proteger o arco elétrico para a soldagem:
- Argônio (Ar)
- Hélio (He)
- Dióxido de carbono (CO2)
2 – Gases de mistura, geralmente são misturados aos gases puros, de acordo com tipo de solda a ser realizada:
- Oxigênio (O2)
- Hidrogênio (H2)
- Nitrogênio (N2)
Como são classificados os gases de proteção e para que servem?
Os gases de proteção podem ser classificados, basicamente, em dois tipos: gases de proteção inertes ou gases de proteção reativos (ativos ou redutores). Entenda sobre eles a seguir.
1 – Gases de proteção inertes (não reativos ou de baixa reação)
São aqueles que não reagem com o metal líquido da poça de fusão. Os mais utilizados são o argônio e o hélio, ou o mix entre eles ou com um gás de mistura. Esses gases são indicados para a soldagem de metais não ferrosos, especialmente o alumínio.
A pureza dos gases inertes é muito importante em processos de soldagem TIG e MIG, pois determinam a qualidade da solda. Há metais com baixa tolerância aos elementos contaminantes dos gases de proteção, como as ligas de alumínio e de cobre. Já os aços em geral têm maior tolerância.
A densidade do gás inerte também é um fator determinante na soldagem. O argônio, por ser mais pesado que o ar atmosférico e que o hélio, acaba proporcionando uma melhor proteção sobre a poça de fusão. O hélio, por sua leveza, tende a subir.
Para que a soldagem seja eficaz, é necessário que o fluxo de hélio seja de duas a três vezes maior que o fluxo de argônio, quando misturados.
2 – Gases de proteção reativos (ativos ou redutores)
São os que reagem com o metal líquido da poça de fusão, podendo alterar as propriedades metalúrgicas e mecânicas do metal de solda. O mais usado é o CO2. O argônio é usado quando misturado com CO2 ou O2. Esses gases são adequados para a união dos aços em geral.
A mistura do gás de proteção acaba sendo essencial, em alguns casos, e a porcentagem dessa combinação gasosa, por menor que seja, requer testes para certificar a segurança, o procedimento da soldagem, entre outros fatores que impactam, inclusive, os procedimentos de uma construção soldada.
A utilização desses gases sozinhos ou misturados, assim como o tipo de mistura, irá depender dos materiais a serem soldados. Por isso é importante saber escolher o gás de proteção, de acordo com o tipo de união a ser feita.
A importância da seleção adequada do gás de proteção
Além de melhorar a qualidade da soldagem, uma boa seleção do gás de proteção ou da mistura pode ampliar a lista de benefícios desse recurso, oferecendo vantagem competitiva, redução de custos e aumento da produtividade.
Da mesma forma, o uso inapropriado pode afetar a operação de várias formas:
- Modificando as propriedades metalúrgicas e mecânicas do cordão;
- Reduzindo sua resistência e dureza;
- Alterando a forma e o tamanho do cordão soldado;
- Causando porosidade e, consequentemente, reduzindo a integridade da solda;
- Influenciando a velocidade da soldagem;
- Aumentando a quantidade de respingos durante o processo;
- Propiciando o aparecimento de mordeduras.
O que considerar na hora de escolher o gás de proteção?
Existe uma série de fatores que afetam positiva ou negativamente o processo de soldagem. A adição de O2 ou de CO2 em soldagem MAG em aços-carbono, por exemplo, aumenta seu potencial de oxidação – algo comum em metais de adição.
Isso acontece porque a mistura do oxigênio e do dióxido de carbono aumenta a quantidade de óxidos e reduz a de elementos de liga como o manganês e o silício.
Por isso é tão importante a escolha do gás de proteção. Para reduzir as chances de errar, alguns fatores devem ser levados em consideração na hora da compra. Destacamos aqui:
- a pureza e a densidade do gás inerte;
- o material a ser soldado;
- o método de transferência do metal na soldagem (MIG/MAG, TIG ou plasma);
- a limpeza ou a desoxidação que se espera da poça de soldagem;
- a disponibilidade orçamentária.
Dessa forma, os benefícios gerados pelo gás de proteção serão muito maiores. No entanto, é bom lembrar que não é apenas a escolha do gás que determinará a qualidade da sua soldagem.
A preparação e a seleção dos metais de liga, assim como a escolha do processo, da operação, do equipamento, da intensidade de corrente e da potência da solda, também são imprescindíveis.
10 principais benefícios do gases de proteção na soldagem
Agora que já vimos as funções dos gases de proteção e a importância de uma escolha acertada, vamos conhecer os 10 principais benefícios da utilização desses utilitários na soldagem.
1 – Oferece proteção ao cordão soldado e à poça de fusão
Uma das principais funções do gás de proteção na soldagem a arco é proteger a poça de fusão contra os efeitos nocivos contidos no ar atmosférico, principalmente o oxigênio, o nitrogênio e a umidade.
Quando associado às propriedades da fonte de energia e aos metais de adição, influenciam significativamente o cordão e a poça de fusão, sob vários aspectos, podendo proteger de:
- trincas;
- porosidade;
- deformidade.
A quantidade de gás ativo na mistura irá influenciar a geração de fumos metálicos liberados durante o processo de união. Quanto maior for a participação do CO2 no gás de proteção, maior será a taxa de geração de fumos metálicos, e consequentemente maior será a influência na saúde dos soldadores e demais funcionários que trabalham nas proximidades.
O argônio de alta pureza, muito usado na soldagem de alumínios, é indicado para a manutenção da integridade das juntas soldadas e diminuição das porosidades internas que são tão presentes nessas ligas.
2 – Promove uma melhor penetração da solda
Essa é uma propriedade que muda bastante em função dos componentes utilizados no gás de proteção. As misturas com presença de Hélio e CO2 promovem uma melhor penetração lateral, menos profunda e com maior largura de cordão. Já a adição de hidrogênio propicia maior penetração no sentido da espessura da chapa devido a sua maior transferência de calor.
3 – Melhora a molhabilidade do cordão
Molhabilidade, ou molhagem, é o que denomina a fusão ideal entre o metal de solda fundido e o metal de base. O hélio costuma ser empregado em soldagem que necessita de um maior aporte térmico para melhorar a molhabilidade do cordão de solda.
Já o oxigênio, quando utilizado em porcentagens menores com o CO2, em misturas ternárias, não só melhoram a molhagem do cordão, como também a pulverização das gotas em spray, dando mais qualidade à soldagem.
4 – Dá maior velocidade ao processo de soldagem
Adicionar CO2 e oxigênio ao argônio na soldagem MAG de aços-carbono melhora velocidade de soldagem no processo MIG-MAG (GMAW).
Isso porque a fluidez da poça de fusão é ampliada, permitindo maior velocidade e melhorando a estabilidade da transferência metálica. Além de poupar tempo, contribui para uma maior produtividade.
Apesar da vantagem oferecida pelo CO2, esse é um gás que produz muitos respingos, devido ao seu potencial de ionização que necessita de maior tensão do arco elétrico.
5 – Diminui a quantidade de respingos na soldagem
O aumento da participação do argônio, melhora a estabilidade do arco elétrico e melhora a transferência do metal, diminuindo a ocorrência de respingos e aumentando a taxa de deposição.
Os poucos respingos que recaem sobre a superfície metálica durante a soldagem possuem menor diâmetro e dessa forma podem ser removidos com maior facilidade, tornando o processo de limpeza menos frequente após a soldagem.
6 – Aprimora o acabamento do cordão
O uso do gás de proteção adequado melhora, consideravelmente, o acabamento do cordão de solda e a geometria do mesmo. A diminuição do reforço do cordão proporciona diminuição do consumo do metal de adição e necessidade de uso de esmerilhadeiras após a soldagem.
Dessa forma, a geometria e o tamanho do cordão são preservados, as porosidades são evitadas e a soldagem produz menos respingos.
7 – Manutenção dos elementos de liga
Na soldagem de aços inoxidáveis, o uso de gás de proteção com alta presença de gás ativo proporciona a formação de óxido de cromo e níquel que irão afetar a composição química do metal de solda, acelerando o processo de corrosão. Em aços inoxidáveis, a participação de gás ativo é inferior a 4%.
O nitrogênio, apesar de ser um gás pouco usual, serve para estabilizar a formação de austenita e recompor a volatização desse elemento que está presente no metal de base, melhorando a resistência à corrosão em aços inox duplex e aços inox superduplex.
Por ser um gás relativamente mais barato que o argônio, em algumas circunstâncias, pode ser usado como gás de proteção na raiz de soldas do processo GTAW, em aços inox. No entanto, pode inibir a formação de ferrita. Como se sabe, a soldagem com número de ferrita (FN) menor que 4 propicia trincas a quente em aços austeníticos.
8 – Preserva a integridade das juntas soldadas
A utilização de uma vazão adequada em todo o processo de soldagem, possibilitando uma manutenção da continuidade metálica na junta soldada. O uso de valores inadequados causa turbulência na proteção que acabam introduzindo o AR atmosférico na poça de fusão. O excesso de oxigênio e nitrogênio causam porosidades e até mesmo fragilização do metal de solda.
9 – Reduz custos
Além dos benefícios operacionais e de manutenção, os gases de proteção reduzem os custos de fabricação, uma vez que sua utilização correta:
- evita desperdícios, como perdas por ineficiência de deposição, causadas por respingos;
- aumenta a produção, uma vez que agiliza processos e melhora o desempenho;
- reduz taxas de rejeição;
- melhora a qualidade do serviço;
- evita os retrabalhos, algo que gera mais despesa com gás, arame, energia, mão de obra, entre outros.
10 – Gera diferencial competitivo no mercado
A variedade de aplicação dos gases de proteção na soldagem acaba se tornando um diferencial competitivo para as empresas. Com eles, é possível explorar uma série de possibilidades, já que influenciam o modo de transferência metálica, o teor de liga, a geração de fumos, entre outros.
Com o conhecimento necessário do seu potencial de ação e a escolha adequada do gás, a empresa consegue oferecer ao mercado serviços ou produtos com maior qualidade, durabilidade e segurança, além de ser possível reverter a economia obtida na operação e no preço das soluções.
Segurança no manuseio dos cilindros de gás é imprescindível
Um ponto importante a ser considerado é a segurança no manuseio dos cilindros de gás, algo que deve ser feito conforme as normas de segurança estabelecidas.
Por isso, é fundamental que os cilindros sejam operados por profissionais treinados, que tenham ciência sobre os riscos, os cuidados e as ações necessárias em casos de acidente.
Logicamente que essa segurança não é responsabilidade apenas do profissional. Para garantir a eficiência e a segurança dos processos que utilizam gases, é fundamental comprar produtos de qualidade e de fornecedores confiáveis.
Entre contato com a Messer
A Messer Gases tem mais de 120 anos de mercado e grande know-how nas áreas de aplicação de gases, além de ser comprometida com o cliente e o meio ambiente e ter um dos mais completos portfólios (oxigênio, nitrogênio, argônio, dióxido de carbono, hidrogênio, hélio e demais gases de proteção para soldagem).
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