O que torna a soldadura de latão um desafio tão grande e como é que estes obstáculos podem ser ultrapassados? Neste artigo, exploramos o intrincado mundo da soldadura de latão, detalhando os métodos, técnicas e parâmetros essenciais para criar uniões bem sucedidas. Ficará a conhecer os problemas mais comuns, como a evaporação do zinco, e a forma de os contrariar utilizando fios e processos de soldadura específicos. No final, compreenderá os passos práticos necessários para obter soldaduras de latão fortes e duradouras.
O latão, uma liga de cobre e zinco, apresenta desafios únicos na soldadura devido ao baixo ponto de ebulição do zinco (907°C). Esta caraterística é a principal preocupação na soldadura de latão, uma vez que tem um impacto significativo no processo e na qualidade final da soldadura.
Durante a soldadura por arco com varetas de enchimento de latão, o ambiente de alta temperatura pode causar taxas de evaporação de zinco até 40%. Esta perda substancial de zinco leva a efeitos prejudiciais na junta soldada, incluindo:
O zinco evaporado oxida-se rapidamente no ar, formando óxido de zinco (ZnO) que se manifesta como fumo branco. Este fenómeno não só complica a operação de soldadura, como também representa sérios riscos para a saúde dos soldadores, exigindo sistemas de ventilação robustos e equipamento de proteção individual (EPI).
A fraca soldabilidade do latão pode resultar em vários defeitos:
Para atenuar estes problemas, podem ser utilizadas várias estratégias:
Ao implementar estas técnicas e ao manter um controlo rigoroso dos parâmetros de soldadura, é possível obter soldaduras de latão de alta qualidade, minimizando os desafios inerentes a esta liga.
Os métodos de soldadura de latão normalmente utilizados na produção são a soldadura por arco de vareta e soldadura por arco de árgone os seus principais pontos de processo são os seguintes:
(1) Soldadura por arco de vareta: Latão vareta de soldadura com núcleo de bronze, como o ECuSn-B (T227), ECuAl-C (T237). O fio com núcleo de cobre puro, como o ECu (T107), pode ser utilizado para peças fundidas em latão que não exijam elevados requisitos de soldadura.
A fonte de alimentação deve ser uma ligação positiva DC e o ângulo da ranhura em forma de V não deve ser inferior a 60°-70°.
Quando a espessura da placa excede os 14 mm, a superfície da soldadura deve ser cuidadosamente limpa antes da soldadura para remover todas as impurezas do óleo que irão gerar gás hidrogénio.
Curto soldadura por arco deve ser utilizado durante a operação e a vareta de soldadura não deve ser balançada horizontal ou longitudinalmente, movendo-se apenas ao longo da linha reta da soldadura. O velocidade de soldadura deve ser rápido, não inferior a 0,2-0,3 m/min.
Na soldadura de várias camadas, a película de óxido e a escória entre as camadas devem ser removidas. O líquido de cobre do latão tem uma elevada fluidez, pelo que a poça de fusão deve estar numa posição horizontal. Se a poça de fusão tiver de ser inclinada, o ângulo de inclinação não deve ser superior a 15°.
(2) Soldadura por arco de árgon: O fio de soldadura de latão-estanho HSCuZ-1 (HS221), o fio de soldadura de latão-ferro HSCuZn-2 (HS222) e o fio de soldadura de latão-silício HSCuZn-4 (HS224) são utilizados na soldadura manual por arco de tungsténio e árgon.
Estes fios de soldadura contêm um elevado teor de zinco e produzem muito fumo durante a soldadura. Também podem ser utilizados fios de soldadura de bronze, como o HSCuSi (HS211) e o HSCuSn (HS212).
Os parâmetros de soldadura para a soldadura manual de latão com arco de tungsténio e árgon são apresentados na tabela.
| Ciência dos materiais | Espessura da placa/mm | Forma da ranhura | Diâmetro do elétrodo de tungsténio/mm | Tipo e polaridade da fonte de alimentação | Corrente de soldadura/ | Caudal de gás árgon A/(L/min) | Temperatura de pré-aquecimento/℃ |
| Latão comum | 1.2 | Rescisão | 3.2 | Ligação direta DC | 185 | 7 | Não pré-aquecer |
| Latão estanhado | 2 | Em forma de V | 3.2 | Ligação direta DC | 180 | 7 | Não pré-aquecer |
Devido à evaporação do zinco, que destrói o efeito protetor do gás árgon, deve ser selecionada uma maior abertura do bocal e um maior caudal de gás árgon ao soldar latão.
Geralmente, o pré-aquecimento não é necessário antes da soldadura, exceto no caso de juntas com uma espessura superior a 10 mm e de juntas com uma diferença significativa de espessura entre os bordos de soldadura, caso em que apenas a parte mais espessa do bordo de soldadura necessita de ser pré-aquecida.
A fonte de alimentação pode utilizar uma ligação positiva DC ou AC. Quando se utiliza uma fonte de alimentação CA para soldar, a quantidade de evaporação de zinco é relativamente pequena.
Deve ser utilizada uma corrente de soldadura maior e uma velocidade de soldadura mais rápida para parâmetros de soldadura.
Os parâmetros de soldadura para a soldadura de placas de latão com 16-20mm de espessura são: corrente de soldadura de 260-300A, diâmetro do elétrodo de tungsténio de 5mm, diâmetro do fio de soldadura de 3,5-4,0mm, abertura do bocal de 14-16mm e caudal de gás árgon de 20-25L/min.
Para reduzir a evaporação do zinco, o fio de enchimento pode ser "curto-circuitado" com a peça de trabalho durante a operação, e o arco pode ser iniciado e mantido no fio de enchimento tanto quanto possível, evitando o contacto direto do arco com o metal de base. O metal de base é principalmente aquecido e fundido pela transferência de calor do metal fundido.
Durante a soldadura, deve ser efectuada, tanto quanto possível, uma soldadura de camada única. Para as juntas com uma espessura inferior a 5 mm, é preferível soldá-las num único passe.
Após a soldagem, a soldagem deve ser aquecida a 300-400 ℃ para recozimento para eliminar o estresse da soldagem e evitar que o componente de latão se quebre durante o uso.
O latão é uma liga de cobre-zinco. Como o zinco tem um ponto de ebulição mais baixo, de apenas 907°C, é propenso a evaporar durante o processo de soldadura, o que representa um desafio significativo na soldadura do latão.
Sob as altas temperaturas de soldadura, até 40% de zinco podem evaporar-se durante a soldadura por arco.
Esta evaporação substancial do zinco leva a uma diminuição das propriedades mecânicas e de resistência à corrosão da junta soldada, aumentando também a sua suscetibilidade à corrosão sob tensão.
O zinco evaporado é imediatamente oxidado em óxido de zinco no ar, formando um fumo branco que complica a operação e afecta a saúde do soldador.
Por conseguinte, é essencial reforçar a ventilação e outras medidas de proteção nos locais onde o latão é soldado. A fraca soldabilidade do latão pode levar a problemas como porosidade, fissuras e evaporação e oxidação do zinco durante a soldadura.
Para resolver estes problemas, o fio de soldadura contendo silício é frequentemente utilizado porque o silício forma uma camada densa de sílica na superfície da poça de fusão, inibindo a evaporação e a oxidação do zinco e impedindo a intrusão de hidrogénio.
Após a soldadura, pode ser utilizado um tratamento de recozimento a 470-560°C para aliviar as tensões e evitar a "auto-fissuração".
Na produção, os métodos comuns de soldadura de latão incluem a soldadura por arco de vareta e a soldadura por arco de árgon. Os pontos essenciais destes processos são os seguintes:
(1) Soldadura por arco de varas
O elétrodo utilizado é um elétrodo com núcleo de bronze, como o ECuSn-B (T227), ECuAl-C (T237). Para peças fundidas de latão que não requerem uma soldadura de alta qualidade, pode ser utilizado um elétrodo com núcleo de cobre puro, como o ECu (T107).
A fonte de alimentação utiliza corrente contínua com o elétrodo ligado ao terminal positivo, e o ângulo da ranhura em forma de V não deve ser inferior a 60°-70°.
Para placas com espessura superior a 14 mm, a superfície das peças de soldadura deve ser cuidadosamente limpa antes da soldadura para remover todas as impurezas de óleo que possam produzir gás hidrogénio.
Durante a operação, deve ser utilizada a soldadura por arco curto e o elétrodo não deve ser movido de um lado para o outro ou para a frente e para trás, mas apenas em linha reta ao longo da soldadura.
A velocidade de soldadura deve ser rápida, não inferior a 0,2-0,3 m/min. Na soldadura de várias camadas, a película de óxido e a escória entre as camadas devem ser cuidadosamente limpas.
O latão tem uma elevada fluidez, pelo que o banho de soldadura deve, idealmente, estar numa posição horizontal. Se for necessário inclinar o banho, o ângulo não deve exceder 15°.
(2) Soldadura por arco de árgon
Durante a soldadura manual por arco de árgon com elétrodo de tungsténio, o fio de soldadura utilizado é o HSCuZ-1 (HS221) de latão-estanho, o HSCuZn-2 (HS222) de latão-ferro e o HSCuZn-4 (HS224) de latão-silício.
Estes fios contêm uma elevada quantidade de zinco, o que resulta numa grande quantidade de fumo durante a soldadura. O fio de soldadura de bronze HSCuSi (HS211), HSCuSn (HS212) também pode ser utilizado.
Os parâmetros de soldadura para a soldadura manual por arco com elétrodo de tungsténio e árgon de latão estão listados na tabela.
| Material | Latão comum | Latão estanhado |
| Espessura/mm | 1.2 | 2 |
| Tipo de ranhura | Junta de topo | Ranhura em V |
| Elétrodo de tungsténio Diâmetro/mm | 3.2 | 3.2 |
| Tipo e polaridade da fonte de alimentação | DCEN | DCEN |
| Corrente de soldadura/A | 185 | 180 |
| Caudal de gás árgon/(L/min) | 7 | 7 |
| Temperatura de pré-aquecimento/℃ | Sem pré-aquecimento | Sem pré-aquecimento |
Uma vez que a evaporação do zinco perturba o efeito protetor do gás árgon, deve ser utilizado um diâmetro de bocal e um fluxo de gás árgon maiores ao soldar latão.
O pré-aquecimento não é geralmente necessário, exceto quando juntas de soldadura com espessuras superiores a 10 mm e juntas com espessuras de arestas significativamente diferentes. Neste último caso, apenas a borda mais espessa da peça de trabalho precisa de ser pré-aquecida.
A corrente contínua com o elétrodo ligado ao terminal positivo ou a corrente alternada pode ser utilizada como fonte de alimentação. Ao soldar com corrente alternada, a quantidade de evaporação do zinco é menor.
Os parâmetros de soldadura devem utilizar uma corrente de soldadura maior e uma velocidade de soldadura mais rápida.
Os parâmetros de soldadura para placas de latão com 16-20mm de espessura são: corrente de soldadura 260-300A, diâmetro do elétrodo de tungsténio 5mm, diâmetro do fio 3,5-4,0mm, diâmetro do bocal 14-16mm, fluxo de gás árgon 20-25L/min.
Para reduzir a evaporação do zinco, o fio de enchimento pode ser "curto-circuitado" com a peça de trabalho durante a operação, iniciando e mantendo o arco no fio de enchimento para evitar que o arco afecte diretamente o material de base, que é aquecido e derretido principalmente pelo calor transferido do metal na poça de fusão. Ao soldar, a soldadura de camada única deve ser efectuada tanto quanto possível, e as juntas com uma espessura inferior a 5 mm devem, idealmente, ser soldadas de uma só vez.
Após a soldagem, a peça de trabalho deve ser aquecida a 300-400 ℃ para recozimento para eliminar o estresse da soldagem e evitar que o componente de latão se quebre durante o uso.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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