A soldadura de diferentes materiais pode ser complicada, conduzindo frequentemente a problemas como fissuras e deformações. Porque é que estes problemas surgem? Este artigo explora oito desafios comuns na soldadura de metais diferentes, tais como diferenças nos pontos de fusão e nas taxas de expansão térmica. Ao compreender estes obstáculos, aprenderá estratégias para melhorar a qualidade da soldadura e evitar armadilhas comuns nos seus projectos. Mergulhe nos detalhes para garantir que as suas soldaduras são fortes e fiáveis, mesmo quando trabalha com metais diferentes.
Os metais dissimilares referem-se a metais compostos por elementos diferentes, como o alumínio e o cobre, ou ligas formadas a partir dos mesmos metais de base com diferenças distintas nas suas propriedades metalúrgicas, como as propriedades físicas e químicas. Podem ser utilizados como metal de base, metal de adição ou metal de soldadura.
O soldadura de materiais dissimilares refere-se ao processo de união de dois ou mais materiais com diferentes composições químicas, estruturas metalúrgicas e desempenho em condições de processo específicas.
O tipo mais comum de soldadura de metais dissimilares é a soldadura de metais dissimilares soldadura de açoSeguem-se a soldadura de metais não ferrosos dissimilares e a soldadura de aço e metais não ferrosos.
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Em termos de forma da junta, existem três cenários básicos: a junção de dois metais de base diferentes, a junção do mesmo metal de base mas com metais de adição diferentes (como o carbono médio temperado e revenido aço ligado com materiais de soldadura austeníticos) e a ligação de placas metálicas compósitas.
A soldadura de materiais dissimilares consiste em soldar dois diferentes metais resultando numa camada de transição com propriedades e microestrutura diferentes das do metal de base.
A soldadura de metais dissimilares é muito mais complexa do que a de materiais semelhantes em termos de mecanismo de soldadura e operação tecnológica devido às diferenças significativas nas propriedades elementares, propriedades físicas e propriedades químicas.
Os principais desafios na soldadura de materiais dissimilares são os seguintes:
1. Quanto maior for a diferença entre os pontos de fusão de diferentes materiais, mais difícil será a soldadura.
Isto deve-se ao facto de, quando o material com um ponto de fusão baixo atinge o seu estado de fusão, o material com um ponto de fusão mais elevado permanecer sólido. Neste ponto, o material fundido pode penetrar facilmente no limite do grão da zona sobreaquecida, levando à perda de material de baixo ponto de fusão, à queima ou à evaporação de elementos de ligae tornando a junta soldada difícil de soldar.
Por exemplo, ao soldar ferro e chumbo (que têm um ponto de fusão muito diferente), não só os dois materiais não se podem dissolver um no outro no estado sólido, como também não se podem dissolver um no outro no estado líquido. O metal líquido separa-se em camadas e cristaliza-se separadamente após o arrefecimento.
2. Quanto maior for a diferença entre os coeficientes de dilatação linear dos diferentes materiais, mais difícil será a soldadura.
Quanto maior for o coeficiente de expansão linear, maior será a taxa de expansão térmica, maior será a contração durante o arrefecimento e maior será a tensão de soldadura que será produzida quando a poça de fusão cristalizar.
Este tipo de soldadura não é facilmente eliminada, resultando numa deformação significativa da soldadura.
Devido aos diferentes estados de tensão dos materiais em ambos os lados da soldadura, podem formar-se facilmente fissuras na zona de soldadura e na zona afetada pelo calor, podendo mesmo levar à descamação do metal de soldadura e do metal de base.
3. Quanto maior for a diferença na condutividade térmica e na capacidade térmica específica entre materiais diferentes, mais difícil será a soldadura.
A condutividade térmica e a capacidade de calor específica do material podem ter um impacto negativo nas condições de cristalização do metal de solda, engrossar gravemente a estrutura do grão e afetar a molhabilidade do metal refratário.
Por conseguinte, é importante escolher uma fonte de calor forte para a soldadura e posicionar a fonte de calor de modo a ficar inclinada para o lado do metal de base com boa condutividade térmica.
4. Quanto maior for a diferença de propriedades electromagnéticas entre materiais diferentes, mais difícil é a soldadura.
Quanto maior for a diferença entre as propriedades electromagnéticas dos materiais, mais instável será o arco de soldadura, o que conduzirá a uma pior soldadura de qualidade.
5. Quanto mais compostos intermetálicos se formarem entre materiais dissimilares, mais difícil será a soldadura.
A fragilidade dos compostos intermetálicos torna-os propensos a causar fissuras ou mesmo fracturas na soldadura.
6. Durante a soldadura de materiais dissimilares, as alterações da estrutura metalográfica ou a formação de novas estruturas na zona de soldadura podem resultar numa deterioração do desempenho da junta soldada, apresentando dificuldades significativas na soldadura.
As propriedades mecânicas do zona de fusão e a zona afetada pelo calor da junta são fracas, com uma diminuição notável da tenacidade plástica.
Esta diminuição da resistência da junta e a presença de tensões de soldadura tornam a junta soldada de material diferente propensa a fissuras, especialmente na zona afetada pelo calor.
7. Quanto maior for a oxidabilidade dos materiais dissimilares, mais difícil será a soldadura. Por exemplo, a soldadura por fusão de cobre e alumínio pode facilmente resultar na formação de óxidos de cobre e alumínio na poça de fusão.
Durante a cristalização por arrefecimento, o óxido existente no limite do grão pode reduzir a força de ligação intergranular.
8. Quando se soldam materiais dissimilares, é difícil que a soldadura e os dois metais de base satisfaçam o requisito de igual resistência.
Isto deve-se ao facto de elementos metálicos com baixos pontos de fusão são susceptíveis de queimar e evaporar durante a soldadura, alterando a composição química da soldadura e reduzindo as suas propriedades mecânicas, particularmente quando se soldam metais não ferrosos dissimilares.
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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