Resumo Este trabalho tem por objetivo avaliar o efeito da adição de um gás redutor, no caso o H2, nas misturas convencionais Ar, Ar+10%CO2, Ar+25%CO2 e CO2 na soldagem do aço carbono pelo processo Gas Metal Arc Welding (GMAW) com transferência por curto-circuito. Foram avaliados o aspecto do cordão e a estabilidade da transferência. Cordões de solda foram produzidos com os gases convencionais e com a adição de 2%, 4% e 6% de H2. As soldas foram do tipo cordão sobre a chapa, na posição plana e processo mecanizado, arame ER 70S-6 de 1,2 mm, Distância do Bico de Contato a Peça (DBCP) de 12 mm, ângulo da tocha de 90° em relação à face da solda, velocidade de soldagem de 300 mm/min e vazão do gás de proteção de 15 l/min. A velocidade de alimentação do arame foi regulada para as tensões dentro da faixa de 20 V a 23 V. As soldas foram avaliadas por inspeção visual, por líquido penetrante e por macrografias. Os sinais elétricos foram captados durante a soldagem e analisados por meio dos índices: Desvio padrão de picos de corrente (DPPC), desvio padrão do período de arco aberto (DPAA), desvio padrão do período de curto-circuito (DPCC) e índice Vilarinho de regularidade da transferência em curto-circuito (IVcc). Os resultados dos ensaios visual, líquido penetrante e macrografias indicaram a possibilidade de soldagem do aço carbono com Ar com até 4% H2, Ar+10%CO2 com até 4% H2, Ar+25%CO2 com até 2% H2 e CO2 puro com até 6% de H2. Pelos índices de estabilidade da transferência DPPC, DPAA, DPCC e IVcc, a adição de H2 nas misturas com maior potencial de oxidação produziram soldas com estabilidade igual ou melhor que para estes gases comerciais sem adição de H2. Já para os gases com baixo potencial de oxidação, a adição de H2 provocou instabilidade da transferência. As misturas Ar+25%CO2, Ar+25%CO2+2%H2, CO2 e CO2+4%H2 foram as que apresentaram melhor estabilidade da transferência.

Abstract This work has the objective to evaluate the effect of the addition of a reducing gas, in this case H2, in the conventional mixtures Ar, Ar+10%CO2, Ar+25%CO2 and CO2 in the welding of carbon steel by the GMAW process using short circuit transfer. There were evaluated weld bead appearance and transfer stability. Weld beads were produced with the conventional gases and with the addition of 2%, 4% and 6% H2. The welds were of the type bead on plate, in flat position and mechanized process, wire ER 70S-6 of 1.2 mm, distance from the nozzle to the workpiece was 12 mm, torch angle of 90° with the face of welding, welding speed of 300 mm/min and shielding gas flow rate of 15 l/min. The wire feed speed was set to voltages within the range of 20 V and 23 V. The welds were evaluated by visual inspection, dye penetrant and macrographs. The electrical signals were captured during welding and analyzed by means of the indexes: Standard Deviation of Current Peaks (SDCP), Standard Deviation of Open Arc Period (SDOP), Standard Deviation of Short-circuit Period (SDSP) and Vilarinho index regularity of the short-circuit transfer (IVcc). The results of visual tests, dye penetrant and macrographs indicated the possibility of welding carbon steel with Ar with up to 4%H2, Ar+10%CO2 with up to 4%H2, Ar+25%CO2 with up to 2%H2 and CO2 with up to 6%H2. According to the transfer stability indexes SDCP, SDOP, SDSP and IVcc, the addition of H2 in mixtures with a higher oxidation potential produced welds with stability equal to or better than those for commercial shielding gases without the addition of H2. Already for the shielding gases with low oxidation potential, the addition of H2 promoted transfer instability. Mixtures Ar+25%CO2, Ar+25%CO2+2%H2, CO2 and CO2+4%H2 showed best transfer stability.

Este trabalho tem como objetivo apresentar uma revisão do estado da arte sobre os gases de proteção usados nos processos de soldagem a arco elétrico, com ênfase na soldagem MIG/MAG do aço. São apresentados os principais conceitos da física do arco e as propriedades relacionadas aos gases de proteção. O modelo de atmosfera ligeiramente oxidante para os gases de proteção é discutido, sendo mostradas as formulações dos gases estudados em artigos científicos e em patentes depositadas, bem como as reivindicações (vantagens) requeridas. Também são mencionados alguns poucos estudos usando adições de gases não convencionais. Foi observado que no desenvolvimento de gases de proteção para soldagem MIG/MAG do aço predomina o modelo da formação de atmosfera ligeiramente oxidante. A maioria das formulações propostas envolve o uso de misturas binárias, ternárias e até quaternárias dos gases Ar, He, CO2 e O2. Em aplicações específicas, adições de N2 e H2 foram usadas. Neste sentido, pouca inovação foi identificada, sendo atribuídas possíveis razões a este fato. A tendência observada para o desenvolvimento de gases de proteção parece ser o uso de misturas ricas em gases inertes, com adições calibradas de elementos oxidantes, sempre atendendo a aplicações específicas.

This paper has as objective to present a state of the art review on the shielding gases used in the electric arc welding processes, with emphasis on GMAW welding of steel. There are shown the main concepts of arc physics and properties related to shielding gases. The model of slightly oxidizing atmosphere for shielding gases is discussed, and the formulations of the gases studied in scientific articles and in deposited patents, as well as the claims (benefits) required. It also mentions some few studies using additions of non-conventional gases. It was observed that for the development of shielding gases for the GMAW steel welding the model of slightly oxidizing atmosphere is predominant. Most of proposed formulations involve the use of binary, ternary or even quaternary mixtures of the gases Ar, He, CO2 and O2. For specific aplications, additions of N2 e H2 were used. In this meaning, few innovations were identified, and possible reasons were attributed. The trend observed for the development of shielding gases seems to be the use of mixtures rich in inert gases, with calibrated additions of oxidizing elements, always looking for specific applications.