A soldadura de chapas de aço galvanizado apresenta desafios únicos, tais como fissuras, porosidade e evaporação do zinco. Estes problemas surgem devido à interação do revestimento de zinco com o processo de soldadura, conduzindo a potenciais defeitos. Este artigo explora estratégias eficazes para ultrapassar estas dificuldades, incluindo a preparação adequada da soldadura, a seleção do material e as técnicas de soldadura. Ao compreender e abordar estes factores, os soldadores podem obter resultados de alta qualidade quando trabalham com aço galvanizado. Continue a ler para conhecer os passos essenciais para uma soldadura bem sucedida de chapas de aço galvanizado e garantir soldaduras robustas e duradouras.
A soldadura de aço galvanizado apresenta desafios únicos devido ao seu revestimento protetor de zinco. As principais dificuldades encontradas durante o processo de soldadura por arco incluem:
Maior suscetibilidade a defeitos de soldadura:
Volatilização do revestimento de zinco:
Degradação e contaminação do revestimento:
Entre estes desafios, a fissuração da soldadura, a porosidade e a formação de escória são de extrema preocupação, uma vez que afectam diretamente a integridade estrutural e o desempenho da junta soldada. Para mitigar estes problemas, os soldadores devem empregar técnicas especializadas, tais como a utilização de metais de enchimento de bronze-silício, o aumento da ventilação e a otimização dos parâmetros de soldadura (por exemplo, menor entrada de calor, velocidades de deslocação mais rápidas) para obter soldaduras de alta qualidade, preservando as propriedades de proteção contra a corrosão do revestimento galvanizado.
Durante o processo de soldaduraO zinco fundido pode acumular-se na superfície da poça de fusão ou na base da soldadura. O ponto de fusão mais baixo do zinco, comparado com o do ferro, faz com que o ferro na poça de fusão solidifique primeiro, permitindo que o zinco líquido penetre nele ao longo dos limites de grão do aço, levando a uma diminuição da resistência da ligação intercristalina.
Além disso, a formação de compostos metálicos frágeis, como Fe3Zn10 e FeZn10, entre o zinco e o ferro reduz ainda mais a plasticidade do metal de solda. Isto torna-o propenso a fissurar ao longo dos limites cristalinos devido à tensão residual de soldadura.
1) Factores que afectam a sensibilidade à fissuração
① Espessura do revestimento de zinco: A espessura do revestimento de zinco no aço galvanizado afecta a sua sensibilidade às fissuras. Um revestimento fino de zinco resulta em menor sensibilidade à fissura, enquanto um revestimento mais espesso em aço galvanizado a quente leva a um aumento da sensibilidade à fissura.
② Espessura da peça de trabalho: A espessura da peça de trabalho também influencia a sensibilidade à fissura, com peças de trabalho mais espessas tendo maior tensão de restrição de soldadura e maior sensibilidade à fissura.
③ Folga da ranhura: Uma maior folga da ranhura aumenta a sensibilidade à fissuração.
④ Método de soldadura: Diferente métodos de soldadura também pode afetar a sensibilidade à fissuração. A soldadura por arco manual resulta numa menor sensibilidade à fissuração, enquanto a utilização de gás CO2 na soldadura pode causar uma maior sensibilidade à fissuração.
2) Métodos de prevenção de fissuras
① Preparação para a soldadura: Antes de soldar, é necessário criar uma ranhura em forma de V, Y ou X no local de soldadura na chapa galvanizada. O revestimento de zinco pode ser removido perto da ranhura utilizando oxiacetileno ou jato de areia. É importante não ter uma folga demasiado grande, com uma recomendação geral de 1,5 mm.
② Seleção de Materiais de soldadura: Para reduzir a probabilidade de fissuração, é importante escolher materiais de soldadura com um baixo teor de silício. Para a soldadura com proteção gasosa, deve ser utilizado um fio de soldadura com baixo teor de silício. A soldadura manual pode ser efectuada com um titânio ou um elétrodo de titânio-cálcio.
A camada de zinco perto da ranhura pode sofrer oxidação (ZnO) e vaporização devido ao calor gerado durante a soldadura por arco, levando à emissão de fumo branco e vapor. Isto pode facilmente resultar em porosidade na soldadura. Quanto maior for a corrente de soldadura, mais grave será a evaporação do zinco e maior será a probabilidade de porosidade.
A soldadura com eléctrodos do tipo titânio e cálcio titânio tende a resultar em menos porosidade na gama de corrente média. Por outro lado, tanto as correntes baixas como as altas durante a soldadura com eléctrodos de soldadura do tipo celulose e com baixo teor de hidrogénio podem causar porosidade.
É importante controlar o ângulo do elétrodo para que se situe entre 30-70°, de modo a reduzir o risco de porosidade.
A camada de zinco perto da poça de fusão durante a soldadura oxida-se em ZnO e vaporiza-se devido ao calor do arco, criando uma quantidade significativa de poeira. O principal componente desta poeira é o ZnO, que pode ter efeitos nocivos no sistema respiratório dos trabalhadores.
É importante assegurar uma boa ventilação durante a soldadura para reduzir o risco para os trabalhadores.
Sob as mesmas especificações de soldadura, a soldadura com um elétrodo de óxido de titânio gera menos poeira em comparação com a utilização de um elétrodo de soldadura com baixo teor de hidrogénio, que tende a produzir uma maior quantidade de poeira.
Quando se utiliza uma corrente de soldadura baixa, o ZnO formado durante o processo de aquecimento pode ficar preso e transformar-se em escória de ZnO. O ZnO é estável e tem um ponto de fusão elevado de 1800°C. A presença de grandes blocos de escória de ZnO pode ter um impacto negativo significativo na plasticidade da soldadura.
No entanto, quando se utiliza um elétrodo do tipo óxido de titânio, a distribuição de ZnO é pequena e uniforme, o que tem pouco efeito sobre a plasticidade e a resistência à tração da soldadura. Por outro lado, quando se utiliza um elétrodo de celulose ou de hidrogénio, o ZnO no cordão de soldadura é maior e mais abundante, resultando num fraco desempenho da soldadura.
O aço galvanizado pode ser soldado utilizando várias técnicas, incluindo a soldadura manual por arco elétrico e a soldadura com elétrodo de fusão blindado a gás, soldadura por arco de árgone soldadura por resistência.
1) Preparação da soldadura
Para reduzir a quantidade de poeira de soldadura e evitar a formação de fissuras de soldadura e porosidade, é necessário preparar a inclinação adequada antes da soldadura e remover a camada de zinco perto da ranhura. Esta remoção pode ser efectuada através de chama ou jato de areia.
É importante controlar a folga da ranhura para que esteja dentro do intervalo de 1,5 a 2 mm, e para peças mais grossas, a folga pode ser aumentada para 2,5 a 3 mm.
2) Seleção do elétrodo
O princípio de seleção de um vareta de soldadura é garantir que as propriedades mecânicas do metal de solda sejam tão semelhantes quanto possível às do material de base. Além disso, é importante controlar a quantidade de silício no elétrodo de soldadura para que seja inferior a 0,2%.
Leitura relacionada: Como escolher a vareta de soldadura correcta?
As juntas produzidas com eléctrodos de soldadura do tipo ilmenite, do tipo óxido de titânio, de celulose, de titânio-cálcio e com baixo teor de hidrogénio podem apresentar uma resistência satisfatória. No entanto, os eléctrodos com baixo teor de hidrogénio e de celulose tendem a provocar escórias e porosidade nas soldaduras, pelo que não são habitualmente utilizados.
Para chapas de aço galvanizado de aço macio, são preferíveis as varetas de soldadura J421/J422 ou J423. Para chapas de aço galvanizado com um nível de resistência superior a 500MPa, devem ser utilizadas varetas de soldadura E5001 ou E5003. Para chapas de aço galvanizado com uma resistência superior a 600MPa, as varetas de soldadura recomendadas são E6013, E5503 ou E5513.
Ao soldar, recomenda-se a utilização de um arco curto e evitar a oscilação do arco para minimizar a expansão da zona de fusão da camada galvanizada, garantir a resistência à corrosão da peça de trabalho e reduzir a quantidade de fuligem gerada.
Soldadura com proteção gasosa, como o CO2 soldadura com proteção gasosa ou uma mistura de Ar+CO2 ou Ar+O2, é recomendado para a soldadura de aço galvanizado. O tipo de gás de proteção utilizado pode ter um impacto significativo no teor de Zn na soldadura. A utilização de CO2 puro ou CO2+O2 resulta num teor mais elevado de Zn no cordão de soldadura, enquanto que a utilização de Ar+CO2 ou Ar+O2 conduz a um teor mais baixo de Zn. A corrente de soldadura tem um efeito mínimo sobre o teor de Zn na soldadura, com uma ligeira diminuição à medida que a corrente aumenta.
A soldadura com proteção gasosa produz mais poeiras de soldadura do que a soldadura manual por arco, pelo que é importante prestar especial atenção à exaustão. O tamanho e a composição da fuligem são influenciados principalmente pela corrente e pelo gás de proteção, sendo que uma corrente maior ou uma maior quantidade de CO2 ou O2 no gás conduzem a mais fuligem. O teor de ZnO na fuligem também aumenta, com um teor máximo de cerca de 70%.
A profundidade de fusão do aço galvanizado é maior do que a do aço não galvanizado sob as mesmas especificações de soldadura. As juntas em T, as juntas sobrepostas e a soldadura descendente são mais propensas à porosidade, e a velocidade de soldadura tem um impacto significativo, especialmente para o aço galvanizado liga de aço. Na soldadura multi-linha, as linhas de soldadura são mais sensíveis à porosidade do que as linhas anteriores.
A composição do gás de proteção tem pouco efeito sobre as propriedades mecânicas das juntas, e o CO2 puro é normalmente utilizado para a soldadura. Os parâmetros de soldadura para juntas de topo em forma de I, juntas sobrepostas e juntas em T de chapas de aço galvanizado utilizando a soldadura com CO2 estão listados nas tabelas 1-3.
Tabela 1 Parâmetros de especificação para a soldadura com CO2 de galvanizados em forma de I chapa de aço junta de topo
| Espessura/mm | Desnível/mm | Posição de soldadura | Velocidade de alimentação do fio/mm*s-1 | Tensão de arco/V | Corrente de soldadura/A | Velocidade de soldadura/mm*s-1 | Nota |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.6 | 0 | Soldadura plana | 59.2～80.4 | 17～20 | 70～90 | 5.1～7.2 | Arame de soldadura ER705-3 Dia. 0,9 mm Extensão seca 6,4 mm |
| Soldadura vertical descendente | 82.5 | 17 | 90 | 5.9 | |||
| Soldadura horizontal | 50.8 | 18 | 100 | 8.5 | |||
| Soldadura à cabeça | 50.8～55 | 18～19 | 100～110 | - | |||
| 3.2 | 0.8～1.5 | Soldadura plana | 71.9 | 20 | 135 | 5.5 | |
| Soldadura vertical | 71.9 | 20 | 135 | 7.6 | |||
| Soldadura horizontal | 71.9 | 20 | 135 | 6.8 | |||
| Soldadura à cabeça | 71.9 | 20 | 135 | 5.5 |
Tabela 2 Parâmetros de especificação para a soldadura por CO2 da junta sobreposta de chapa de aço galvanizado
| Espessura/mm | Posição de soldadura | Velocidade de alimentação do fio/mm*s-1 | Tensão de arco/V | Corrente de soldadura/A | Velocidade de soldadura/mm*s-1 | Nota |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.6 | Soldadura plana | 50.8 | 19 | 110 | 5.1～6.8 | Arame de soldaduraER705-3 Dia. 0,9 mm Extensão seca6,4mm |
| Soldadura horizontal | 50.8 | 19～20 | 100～110 | 5.5～6.8 | ||
| Soldadura à cabeça | 50.8 | 19～20 | 100～110 | 4.2～5.1 | ||
| Soldadura vertical | 50.8 | 18 | 100 | 5.5～6.8 | ||
| 3.2 | Soldadura plana | 67.2 | 19 | 135 | 3.8～4.2 | |
| Soldadura horizontal | 67.2 | 19 | 135 | 3.8～4.2 | ||
| Soldadura vertical descendente | 67.7 | 19 | 135 | 5.1 | ||
| Soldadura à cabeça | 59.2 | 19 | 135 | 3.4～3.8 |
Quadro 3 Parâmetros de especificação para a soldadura por CO2 de juntas de topo de chapas de aço galvanizado em forma de T (junta angular)
| Espessura/mm | Posição de soldadura | Velocidade de alimentação do fio/mm*s-1 | Tensão de arco/V | Corrente de soldadura/A | Velocidade de soldadura/mm*s-1 | Nota |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.6 | Soldadura plana | 50.8～55 | 18 | 100～110 | - | Arame de soldaduraER705-3 Dia. 0,9 mm Extensão seca6,4mm |
| Soldadura vertical | 55～65.6 | 19 | 110～120 | - | ||
| Soldadura à cabeça | 55 | 19～20 | 110 | 5.9 | ||
| Soldadura horizontal | 59.2 | 20 | 120 | 5.1 | ||
| 3.2 | Soldadura plana | 71.9 | 20 | 135 | 4.7 | |
| Soldadura vertical | 71.9 | 20 | 135 | 5.9 | ||
| Soldadura horizontal | 71.9 | 20 | 135 | 4.2 | ||
| Soldadura à cabeça | 71.9 | 20 | 135 | 5.1 |
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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