Imagine um mundo onde a soldadura de metais é tão precisa e eficiente como desenhar uma linha com um ponteiro laser. A soldadura a laser de metais, desde o aço-carbono às ligas de titânio, consegue exatamente isso, oferecendo uma precisão e resistência inigualáveis. Este artigo aprofunda os meandros da soldadura a laser, explorando os desafios e soluções únicos para diferentes metais. No final, compreenderá como esta técnica avançada revoluciona o fabrico, permitindo soldaduras mais fortes e limpas em tudo, desde componentes aeroespaciais a aparelhos do quotidiano.
(1) Quando o carbono equivalente excede 0,3%, os desafios na soldadura aumentam devido a uma maior dificuldade, a uma maior sensibilidade à fissuração a frio e a uma maior tendência para a fratura frágil do material em condições de fadiga e de baixa temperatura. Para mitigar estes desafios, podem ser adoptadas as seguintes medidas:
(2) A soldadura de materiais com elevado teor de carbono e materiais com baixo teor de carbono pode ser facilitada através da utilização de soldadura compensada, o que limita a transformação de martensite e reduz a formação de fissuras.
(3) O soldadura a laser O desempenho do aço abatido e do aço semi-abatido é superior porque são adicionados desoxidantes como o silício e o alumínio antes do vazamento, reduzindo o teor de oxigénio no aço para níveis muito baixos.
(4) O aço com teor de enxofre e fósforo superior a 0,04% é propenso a fissuras térmicas durante a soldadura a laser.
(5) A soldadura a laser não é geralmente recomendada para aço galvanizado com estruturas sobrepostas.
(1) O aço inoxidável tem um excelente desempenho na soldadura a laser.
(2) Em comparação com o aço-carbono, o aço inoxidável austenítico tem uma condutividade térmica inferior, sendo apenas 1/3 da do aço-carbono. No entanto, tem uma taxa de absorção ligeiramente superior. Isto resulta numa penetração ligeiramente mais profunda durante a soldadura a laser (de cerca de 5% a 10%) em comparação com o aço-carbono normal.
(3) Durante a soldadura a laser do aço inoxidável Cr-Ni, o material tem uma elevada absorção de energia e uma fusão eficiente.
(4) O aço inoxidável ferrítico tem uma plasticidade e uma tenacidade de soldadura melhoradas quando soldado por laser, em comparação com outros métodos de soldadura.
(5) Soldadura a laser de aço inoxidável é utilizado em várias aplicações industriais, como a soldadura de tubos de aço inoxidável e embalagens de combustível nuclear em centrais nucleares, bem como na indústria química.
Soldadura de penetração profunda é uma técnica comummente utilizada na soldadura a laser de ligas de alumínio. Os principais desafios deste processo são a elevada refletividade da liga de alumínio ao feixe laser e a sua elevada condutividade térmica.
Uma questão que surge durante soldadura de alumínio por laser e as ligas de alumínio é o aumento acentuado da solubilidade do hidrogénio no material à medida que a temperatura aumenta, levando à formação de poros na soldadura.
Na soldadura de penetração profunda, existe também o risco de cavidades na raiz e de má formação da cordão de soldadura.
Na soldadura a laser de alumínio e ligas de alumínio, existem três desafios principais que devem ser abordados: porosidade, fissuração térmica e irregularidade significativa na soldadura.
A elevada refletividade do ligas de alumínio torna a soldadura a laser muito difícil. Para ultrapassar este problema, deve ser utilizado um laser de alta potência.
Liga de titânio é um material estrutural excecional com uma resistência específica notável, boa ductilidade e tenacidade, e uma resistência excecional à corrosão.
No entanto, o titânio tem propriedades químicas altamente reactivas e é muito suscetível à oxidação.
Adicionalmente, o titânio é também extremamente sensível à fragilização por lacunas causada pela presença de átomos de oxigénio, hidrogénio, azoto e carbono.
Por conseguinte, é essencial prestar muita atenção à limpeza das juntas e fornecer uma proteção adequada contra os gases durante os processos de soldadura e de fabrico.
A soldadura a laser é capaz de soldar todos os tipos de superligas, incluindo as que têm níveis elevados de Al e Ti, que são difíceis de soldar utilizando soldadura por arco, resultando em juntas de elevada qualidade.
Para a soldadura de superligas, os geradores laser normalmente utilizados são lasers de impulsos ou lasers contínuos de CO2 com uma potência de saída de 1 a 50 kW.
Recomenda-se a utilização de hélio ou de uma mistura de hélio e de uma pequena quantidade de hidrogénio como combustível. gás de proteção durante a soldadura a laser de superligas.
A soldadura a laser pode ser utilizada para unir metais dissimilares, tais como cobre-níquel, níquel-titânio, titânio-alumínio e aço de baixo carbono-cobre em condições específicas.
Para além dos metais, a soldadura a laser também pode ser utilizada para soldar cerâmica, vidro, materiais compósitos e muito mais.
Ao soldar cerâmica, é necessário um pré-aquecimento para evitar fissuras. A recomendação temperatura de pré-aquecimento é de 1500°C e a soldadura é efectuada ao ar.
Uma lente de focagem de longa distância focal é normalmente utilizada para a soldadura a laser de cerâmica, e o enchimento com um fio de soldadura também pode ser feito para melhorar a resistência da junta.
No entanto, ao soldar compósitos de matriz metálica, as fases frágeis podem facilmente formar-se, conduzindo a fissuras e à diminuição da resistência da junta.
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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