Porque é que a soldadura com proteção de gás CO2 resulta frequentemente em porosidade e como pode ser evitada? Este artigo investiga as causas destes incómodos defeitos de soldadura, explicando como configurações inadequadas de corrente e tensão contribuem para o aprisionamento de gás nos cordões de soldadura. Os leitores aprenderão medidas práticas para identificar, prevenir e corrigir estes defeitos para garantir uma qualidade de soldadura superior. Explore técnicas eficazes e estratégias preventivas para dominar a soldadura com proteção de gás CO2 e produzir soldaduras sem falhas.
Dióxido de carbono (CO2) com proteção gasosa, uma técnica de soldadura por arco semi-automática que utiliza CO2 como gás de proteção e fio como elétrodo e material de enchimento, tem vantagens distintas sobre a soldadura por arco manual, incluindo maior eficiência de produção, menor deformação da soldadura e qualidade superior.
É o método preferido dos soldadores. No entanto, uma seleção incorrecta da corrente e da tensão pode conduzir a defeitos de soldadura, nomeadamente poros no cordão de soldadura.
Por conseguinte, nas operações diárias, é crucial aplicar corretamente o CO2 soldadura com proteção gasosa para melhorar qualidade da soldadura e voltar a soldar prontamente depois de identificar e remover cordões de soldadura de qualidade inferior com defeitos de gás.
As características da distribuição dos poros estão muitas vezes intimamente relacionadas com as suas causas e condições. Dependendo da sua localização, alguns podem estar na superfície, no interior da cordão de soldaduraou na sua raiz. Alguns penetram mesmo em todo o cordão de soldadura.
A partir do estado de distribuição, pode haver poros únicos, grupos de poros múltiplos ou poros que correm num padrão semelhante a uma cadeia ao longo do comprimento do cordão de soldadura.
Embora diferentes gases formem poros que não só têm aparências e distribuições únicas, mas também variam nos seus factores metalúrgicos e de processo, qualquer bolha de gás formada na poça de fusão segue a regra geral da transformação de fase de líquido para gás, envolvendo fases de nucleação e crescimento.
A poça de fusão absorve uma grande quantidade de gás e atinge um estado saturado - em determinadas condições, o gás agrega-se e forma um núcleo - o núcleo da bolha cresce e transforma-se numa bolha de um determinado tamanho - as bolhas sobem, ficam obstruídas e permanecem no cordão de soldadura solidificado, formando um poro.
Por conseguinte, a formação de poros é o resultado de várias fases: absorção de gás pelo metal fundido, nucleação de bolhas, crescimento e emergência. Cada fase tem os seus próprios factores de influência.
A presença de gases supersaturados (ou gases que não podem ser dissolvidos) no metal líquido é a base material para a nucleação e crescimento de gás. Durante a soldadura, a poça de fusão tem condições adequadas para formar bolhas de gás.
Além disso, quanto maior for o grau de saturação na poça de fusão, menor será a energia necessária para que o gás precipite a partir do estado dissolvido.
São necessárias duas condições para o crescimento do gás: em primeiro lugar, a pressão interna do gás deve ser suficiente para superar a pressão externa a que está sujeito.
Em segundo lugar, o crescimento deve ser suficientemente rápido para garantir que atinge uma determinada dimensão macro antes da solidificação da poça de fusão.
A ascensão dos gases consiste em dois processos. Em primeiro lugar, a bolha deve desprender-se da superfície em que se forma, e a dificuldade deste processo depende da situação de contacto entre a bolha e a superfície.
A taxa de subida das bolhas está relacionada com os seguintes factores: raio dos poros, densidade do metal líquido e viscosidade do metal líquido.
Durante a produção de CO2 devido à ausência de escória cobrindo a superfície da poça de fusão e ao efeito de arrefecimento do CO2 a poça de fusão solidifica-se com relativa rapidez. Se o material de soldadura ou o processo de soldadura não for tratado corretamente, podem ocorrer poros de CO, poros de azoto e poros de hidrogénio.
O CO é principalmente o produto da reação entre FeO, O2 ou outros óxidos e carbono (C).
Por exemplo, C+O=CO, FeO+C=CO+Fe, MnO+C=CO+Mn, SiO2+2C=2CO+SiO. Durante o processo de formação do CO2 processo de soldaduraQuando há falta de elementos desoxidantes no fio metálico de soldadura, mais gás dissolver-se-á no metal na poça de fusão, e o C na poça de fusão reagirá com FeO para formar gás CO.
Quando o metal fundido solidifica muito rapidamente, o gás CO gerado não tem tempo suficiente para escapar, formando assim poros de CO. Estes poros aparecem frequentemente na raiz da soldadura ou perto da superfície e são normalmente em forma de agulha.
Para evitar a formação de poros de CO, é necessário utilizar um fio de soldadura que contenha desoxidante suficiente e que tenha uma baixa teor de carbono para inibir a reação de oxidação entre o C e o FeO. Se o teor de carbono no material de origem for elevado, parâmetros de soldadura com uma energia de linha maior deve ser selecionada tecnologicamente para aumentar o tempo de permanência da poça de fusão e facilitar a fuga do gás CO.
Se o fio de soldadura contém elementos desoxidantes suficientes como Si e Mn, e o conteúdo de carbono no fio é limitado, a reação de redução acima mencionada pode ser suprimida, prevenindo eficazmente a formação de poros de CO. Por conseguinte, desde que o fio de soldadura seja selecionado adequadamente, a probabilidade de formação de poros de CO2 soldadura por arco é muito pequena.
A principal causa dos poros de hidrogénio é que uma grande quantidade de hidrogénio se dissolve na poça de fusão a altas temperaturas e não pode ser totalmente expelida durante o processo de cristalização, permanecendo no metal de solda e formando poros.
A fonte de hidrogénio é a contaminação por óleo e ferrugem nas superfícies da peça de trabalho e do fio de soldadura, bem como a humidade no CO2 gás. A contaminação por óleo é constituída por hidrocarbonetos e a ferrugem por óxido férrico contendo água cristalina. Ambos podem decompor o hidrogénio sob altas temperaturas do arco elétrico.
O hidrogénio no arco pode ainda ionizar-se e dissolver-se facilmente na poça de fusão num estado ionizado. Durante a cristalização da poça de fusão, devido à queda acentuada na solubilidade do hidrogénio, o hidrogénio precipitado, se não for expelido da poça de fusão, forma poros esféricos no metal de solda.
Para evitar os poros H2, a fonte de hidrogénio deve ser eliminada. Antes da soldadura, remover a ferrugem, a contaminação por óleo e outras impurezas da peça de trabalho e do fio de soldadura. Mais importante ainda, preste atenção ao teor de humidade no CO2 pois é frequentemente a principal causa dos poros de hidrogénio.
CO2 tem propriedades oxidantes que podem suprimir a formação de poros de hidrogénio. Desde que o CO2 é seco antes da soldadura para remover a humidade e as impurezas na superfície do fio de soldadura e da peça de trabalho são limpas, a possibilidade de formar poros de hidrogénio é muito pequena. Por conseguinte, o CO2 A soldadura por arco é um método reconhecido de soldadura com baixo teor de hidrogénio.
Sob temperaturas elevadas do arco, o metal fundido tem uma elevada solubilidade para o azoto. No entanto, quando a temperatura da poça de fusão desce, a solubilidade do azoto no metal líquido diminui rapidamente, precipitando uma grande quantidade de azoto. Se este não puder escapar da poça de fusão, formam-se poros de azoto.
Os poros de azoto aparecem frequentemente perto da superfície da soldadura e estão distribuídos num padrão de favo de mel. Em casos graves, pequenos poros podem estar amplamente distribuídos pelo metal de solda. Estes poros minúsculos podem ser frequentemente encontrados em inspecções metalográficas, ou podem ser ampliados em defeitos de permeabilidade em testes hidráulicos e revelados.
A principal razão para a formação de poros de azoto é a destruição da camada protetora de gás, que permite que uma grande quantidade de ar invada a área de soldadura.
Os factores que causam a destruição da camada protetora de gás incluem:
Para evitar os poros de azoto, o efeito de proteção contra os gases deve ser melhorado. Deve-se escolher um sistema de proteção contra o CO2 gás com pureza qualificada, utilizar parâmetros de fluxo de gás adequados durante a soldadura; verificar se existe uma fuga ou bloqueio de gás da garrafa de gás para a tocha de soldadura; e aumentar as medidas de proteção contra o vento para a soldadura ao ar livre.
Além disso, na construção no terreno, é melhor escolher um fio de soldadura que contenha elementos fixadores de azoto (como Ti, Al).
No CO2 Na soldadura com proteção gasosa, ocorrem reacções químicas intensas de oxidação-redução, que provocam salpicos substanciais e perda de calor. Se qualquer passo não for bem controlado, os poros de gás podem facilmente formar-se. As principais razões para a formação de poros de gás são as seguintes:
Os poros de gás, como tipo de defeito no cordão de soldadura, apresentam principalmente os seguintes perigos: podem levar à formação de fissuras friasA fissuração por fadiga, as fissuras retardadas e outros defeitos secundários nas zonas dos poros. Estes defeitos podem enfraquecer o limite de elasticidade e a resistência à tração do cordão de soldadura.
Em resposta à situação acima descrita, os operadores são obrigados a escolher os parâmetros correctos do processo de soldadura durante a soldadura de reparação. Além disso, devem manter um determinado comprimento de extensão seca do bocal e prestar atenção ao ângulo da tocha de soldadura. Os pormenores são os seguintes:
7.7.1 Corrente de soldadura e tensão do arco
A tensão do arco é um parâmetro crítico na soldadura; a sua magnitude determina o comprimento do arco e a forma de transição da gota, e tem um impacto significativo nos salpicos.
Sob um determinado diâmetro do fio de soldadura e da corrente de soldadura, se a tensão do arco for demasiado elevada, a velocidade de fusão do fio de soldadura aumenta, o arco alonga-se e a gota não pode transitar normalmente, levando a que partículas grandes voem para fora e a um aumento dos salpicos.
Se a tensão do arco for demasiado baixa, é difícil acender o arco, a velocidade de fusão do fio de soldadura diminui, o arco encurta e o fio de soldadura mergulha na poça de fusão, o que também provoca grandes salpicos e uma má formação do cordão de soldadura.
Quando a corrente de soldadura e a tensão do arco são combinadas de forma óptima, a frequência da transição das gotas é elevada, os salpicos são minimizados e a formação do cordão de soldadura é bonita.
A Tabela 1 mostra os parâmetros típicos do processo de soldadura por transição de curto-circuito para três fios de soldadura de diâmetros diferentes, em que salpicos de soldadura é minimizado.
Tabela 1: Parâmetros do processo de soldadura por transição de curto-circuito para fios de soldadura de diferentes diâmetros
| Diâmetro do fio de soldadura. (mm) | Tensão do arco (V) | Corrente de soldadura (A) |
| 0.8 | 18 | 100~110 |
| 1.2 | 19 | 120~135 |
| 1.6 | 20 | 140~180 |
7.7.2 Ângulo da tocha de soldadura
Geralmente, o ângulo entre a tocha de soldadura e o plano da soldadura deve ser mantido a cerca de 65°. A operação de soldadura deve ser estável, sem que a tocha se mova demasiado alto ou demasiado baixo, ou demasiado rápido ou demasiado lento.
Se o local de soldadura estiver exposto a ventos fortes, uma chapa de aço pode ser utilizado para bloquear o vento. É preferível utilizar uma placa de aço fina com 2 mm de espessura e 200 mm de largura, dobrada numa estrutura em forma de U e colocada junto à área de soldadura.
A estrutura em forma de U pode bloquear o vento proveniente de várias direcções para evitar interferências com a área de soldadura e pode também evitar que a luz do arco prejudique os olhos dos trabalhadores circundantes.
O ângulo entre a tocha de soldadura e o material de base deve ser mantido dentro de um intervalo de 45°. A velocidade de funcionamento durante a soldadura horizontal não deve ser demasiado rápida, e a amplitude de oscilação da tocha de soldadura não deve ser demasiado grande, geralmente entre 10~15mm.
Se houver muito vento, pode ser colocada uma placa de aço ou uma estrutura em forma de U feita de aço junto à área de soldadura para bloquear o vento. No entanto, a colocação da placa de aço não deve obstruir a linha de visão do soldador nem interferir com a oscilação da tocha de soldadura.
O ângulo entre a tocha de soldadura e a costura de soldadura do material de base deve ser de cerca de 15°. A corrente de soldadura não deve ser demasiado elevada, geralmente cerca de 20% menos do que a soldadura plana.
Durante a soldadura vertical, devido à influência do fluxo de ar ascendente vindo de baixo da área de soldadura, o CO2 o caudal pode ser ligeiramente aumentado durante a operação de soldadura (dependendo da situação).
Quanto mais elevada for a posição da soldadura vertical em relação ao solo, maior será o fluxo de ar ascendente. Se esta situação se verificar, pode ser colocada uma placa de aço fina de 200 mm por baixo da tocha de soldadura para bloquear eficazmente o impacto do fluxo de ar ascendente na área de soldadura.
Devido à soldadura a longo prazo, os salpicos podem bloquear o bocal da tocha de soldadura, reduzindo o fluxo de CO2 e prejudicando o desempenho de proteção, o que pode facilmente levar à formação de poros de azoto.
Nesta situação, os salpicos devem ser removidos imediatamente. Com o tempo, o bocal pode deformar-se e estreitar-se com o uso, reduzindo a gama de proteção e tornando mais provável a existência de poros de gás.
Quando esta situação se verifica, deve ser instalado um novo bocal antes de se poderem continuar as operações de soldadura.
Quando todas as operações de soldadura estiverem concluídas, o soldador deve desligar a máquina de soldar e a unidade de CO2 para evitar o sobreaquecimento e potenciais danos no fio de aquecimento.
As principais razões para a formação de poros no CO2 soldadura com proteção gasosa são a limpeza do superfície de soldadura do material de base (presença de óleo, óxidos), insuficiência de CO2 fluxo de gás para proteger a área de soldadura, excesso de humidade no gás que afecta a sua pureza; distância demasiado grande entre o bocal e a peça de trabalho que permite a intrusão de ar; demasiados salpicos aderentes à parede interna do bocal que afectam o efeito de proteção; e vento no local de operação que perturba a cortina de gás de proteção.
Para além de escolher os parâmetros correctos do processo de soldadura e de assegurar o bom estado do equipamento de soldadura, as medidas correctivas devem também incluir a garantia da qualidade do fio de soldadura e da pureza do CO2 gás, e a escolha do ângulo de soldaduraentre outras coisas.
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.
PT 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
ID 
IT 
JA 
NL 
PT_BR 
RU 
KO 
TR