Imagine que está numa oficina, rodeado pelo chiar e pela faísca dos maçaricos de soldadura. Já se interrogou sobre o que torna um método de soldadura diferente de outro? Este artigo leva-o numa viagem através de dez técnicas de soldadura essenciais, desde a soldadura por arco elétrico à soldadura por fricção. Descobrirá como cada método funciona, as suas aplicações únicas e as vantagens que oferece. Quer seja um soldador experiente ou um novato curioso, este guia fornece informações valiosas para melhorar a sua compreensão dos processos de soldadura. Mergulhe de cabeça e expanda os seus conhecimentos de soldadura!
O arco elétrico é um fenómeno de descarga de gás persistente e intenso que ocorre entre dois condutores carregados.
Formação do arco
(1) Curto-circuito entre Vareta de soldadura e peça de trabalho
No caso de um curto-circuito, os pontos de contacto individuais com elevada densidade de corrente são aquecidos por calor de resistência, q = I^2Rt, em que I é a corrente e R é a resistência. A intensidade do campo elétrico no pequeno espaço de ar é muito elevada, o que resulta em:
① Um pequeno número de electrões que escapam
② Os pontos de contacto individuais são aquecidos, derretidos e até evaporados e vaporizados
③ A presença de muitos vapores metálicos com baixo potencial de ionização.
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(2) Levantamento da vareta de soldadura a uma distância adequada
Sob a influência da excitação térmica e de um forte campo elétrico, o elétrodo negativo emite electrões e move-se a alta velocidade, colidindo com moléculas e átomos neutros, excitando-os ou ionizando-os. Isto resulta em:
Estrutura do arco e distribuição da temperatura
O arco é constituído por três partes: a área catódica (normalmente um ponto branco brilhante na extremidade do elétrodo), a área anódica (uma área fina e brilhante no banho correspondente à extremidade do elétrodo na peça de trabalho) e a área da coluna de arco (o espaço de ar entre os dois eléctrodos).
Condições para uma combustão estável do arco
(1) Fonte de alimentação adequada
Deve existir uma fonte de alimentação que satisfaça os requisitos eléctricos do arco de soldadura.
a) Se a corrente for demasiado baixa, a ionização do gás entre os intervalos de ar é insuficiente, a resistência do arco é elevada e é necessária uma tensão de arco mais elevada para manter o nível de ionização necessário.
b) À medida que a corrente aumenta, o nível de ionização do gás aumenta, a condutividade melhora, a resistência do arco diminui e a tensão do arco diminui. No entanto, a tensão não deve diminuir para além de um determinado ponto, a fim de manter a intensidade do campo elétrico necessária e assegurar a emissão de electrões e a energia cinética das partículas carregadas.
(2) Seleção e limpeza adequadas dos eléctrodos
É importante utilizar eléctrodos limpos com o revestimento adequado.
(3) Prevenção do rebentamento parcial
Devem ser tomadas medidas para evitar o rebentamento parcial.
(4) Polaridade do elétrodo
Na soldadura, quando se utiliza uma máquina de soldar de corrente contínua, existem dois métodos: ligação positiva e ligação inversa.
AC Equipamento de soldadura por arco
O equipamento de soldadura por arco CA é amplamente utilizado e a polaridade do elétrodo muda frequentemente, pelo que não há qualquer problema com a polaridade.
A peça de trabalho é ligada ao pólo positivo da fonte de alimentação e o elétrodo é ligado ao pólo negativo. Este é o método de ligação normal utilizado para operações de soldadura em geral.
A peça de trabalho é ligada ao pólo negativo da fonte de alimentação e o elétrodo é ligado ao pólo positivo. Este método é geralmente utilizado para a soldadura de chapas finas para evitar queimaduras.
1). Processo de soldadura
2). Características de aquecimento da soldadura por arco com vareta de soldadura
Composição da vareta de soldadura para soldadura por arco manual
A vareta de soldadura para soldadura por arco manual é composta por um núcleo de soldadura e um revestimento.
① Como elétrodo para soldadura por arco, conduz eletricidade com a peça de trabalho para formar um arco.
② Durante o processo de soldadura, funde continuamente e é transferido para a poça de fusão em movimento, onde cristaliza com o metal de base fundido para formar uma soldadura.
① Papel do revestimento
O revestimento proporciona uma proteção eficaz para a poça de fusão e a junta de escória, desoxidiza e dessulfura o metal fundido na poça e infiltra liga no metal fundido da poça para melhorar as propriedades mecânicas da soldadura. Também estabiliza o arco para melhorar o processo de soldadura.
② Composição do revestimento
Tipos de varetas de soldadura
As varas de soldadura estão divididas em dez categorias:
Seleção Princípio da soldadura Vara
Ao selecionar uma vareta de soldadura, devem ser considerados os seguintes princípios:
Alteração e distribuição da temperatura na soldadura
A temperatura do metal no zona de soldadura começa a aumentar e atinge um estado estacionário, diminuindo depois gradualmente até à temperatura ambiente.
Alterações na Microestrutura e Propriedades de Juntas soldadas (Utilizando o aço de baixo teor de carbono como exemplo)
Principais defeitos das juntas soldadas
Os alvéolos são buracos formados quando as bolhas na poça de fusão não escapam durante a solidificação.
Medidas de prevenção:
a) Secar a vareta de soldadura e limpar bem o superfície de soldadura e a área circundante da peça de trabalho.
b) Utilizar uma corrente de soldadura adequada e operar corretamente.
A inclusão de escória é a escória que permanece na soldadura após a soldadura.
Precauções:
a) Limpar cuidadosamente a superfície de soldadura.
b) Remover cuidadosamente a escória entre camadas durante a soldadura de várias camadas.
c) Diminuir a velocidade de cristalização da poça de fusão.
a) Crack quente
A fenda quente é uma fenda na junta soldada que se forma quando o metal arrefece perto do solidus durante a soldadura.
Medidas preventivas:
Reduzir a rigidez estrutural, pré-aquecimento antes da soldadurareduzir as ligas, escolher eléctrodos com baixo teor de hidrogénio e boa resistência à fissuração, etc.
b) Fenda fria
A fenda a frio é uma fenda na junta soldada que ocorre quando esta arrefece a uma temperatura mais baixa.
Precauções:
a) Utilizar um elétrodo com baixo teor de hidrogénio, secar e remover o óleo e a ferrugem da superfície da peça de trabalho.
b) Pré-aquecimento antes da soldadura e tratamento térmico após a soldadura.
A penetração incompleta é um fenómeno em que a raiz da junta soldada não é totalmente penetrada.
Causas:
Ângulo ou fenda da ranhura demasiado pequeno, aresta romba demasiado grossa, ranhura suja, elétrodo demasiado grosso, demasiado rápido velocidade de soldadura, corrente de soldadura demasiado pequena e funcionamento incorreto.
A fusão incompleta é um fenómeno em que a fusão entre a soldadura e o metal de base não é completa.
Causas:
Ranhura não limpa, diâmetro excessivo do elétrodo e funcionamento incorreto.
O rebaixo é uma ranhura ou depressão ao longo da parte do metal de base do dedo do pé da soldadura.
Causas:
Corrente de soldadura excessiva, arco demasiado longo, ângulo do elétrodo inadequado, etc.
Causas de tensão e deformação de soldadura
O aquecimento local durante a soldadura é a principal causa da tensão e da deformação da soldadura.
Formas básicas de deformação de soldadura
Medidas de processo para prevenir e reduzir a deformação da soldadura
Medidas de processo para reduzir a tensão de soldadura
O processo de soldadura onde o arco queima sob uma camada de fluxo, é conhecida como soldadura por arco submerso (SAW).
A soldadura por arco submerso é caracterizada pela montagem automática do arco e da alimentação do elétrodo, pelo que é também designada por soldadura automática por arco submerso (SAAW).
A soldadura por arco submerso (SAW) oferece várias vantagens, incluindo:
No entanto, o SAW não é adequado para todos os tipos de soldadura. É mais adequado para soldar juntas planas, longas e rectas, e soldaduras circunferenciais de grande diâmetro. Para soldaduras curtas, soldaduras em ziguezague, posições estreitas e soldaduras finas soldadura de placasA SAW pode não fornecer os resultados desejados.
Soldadura com proteção gasosa que utiliza árgon como gás de proteção é conhecida como soldadura com gás inerte de tungsténio (TIG) ou soldadura com arco de árgon.
O árgon, sendo um gás inerte, protege o elétrodo e o metal fundido dos efeitos nocivos do ar.
Com base no tipo de elétrodo utilizado, Soldadura por arco de árgon podem ainda ser classificados em dois tipos:
Soldadura por arco de árgon com elétrodo de não fusão
A soldadura por arco de árgon com elétrodo não fundido é um tipo de soldadura por arco de árgon em que o elétrodo é utilizado apenas para gerar um arco elétrico e emitir electrões. O metal de adição é adicionado separadamente.
Os eléctrodos mais comuns utilizados neste processo são os eléctrodos de tungsténio dopados com óxido de tório ou óxido de cério. Estes eléctrodos têm uma elevada capacidade de emissão térmica de electrões, um elevado ponto de fusão e um elevado ponto de ebulição (3700K e 5800K, respetivamente).
Soldadura MIG
A soldadura com gás inerte de tungsténio (TIG) é conhecida pela sua baixa corrente e penetração superficial. Apesar disso, é frequentemente utilizada para soldar ligas de espessura média a elevada, tais como titânioalumínio, cobre e outros. Isso se deve à sua capacidade de atingir altos níveis de produtividade.
As características principais da soldadura por arco de árgon são as seguintesSoldadura TIG):
Soldadura com proteção gasosa que utiliza dióxido de carbono (CO2) como gás de proteção é designada por soldadura por arco metálico a gás (GMAW) ou soldadura com gás inerte metálico (MIG).
O principal objetivo da utilização de CO2 como gás de proteção é isolar a área de soldadura do ar e evitar os efeitos nocivos do azoto no metal fundido. Isto ajuda a manter a integridade da soldadura e a produzir resultados de alta qualidade.
Durante a soldadura:
2CO2=2CO+O2 CO2=C+O2
Por conseguinte, a soldadura é efectuada em condições de CO2, CO e O2 atmosfera de oxidação.
Características da soldadura com proteção de gás de dióxido de carbono:
A soldadura por escória eléctrica (ESW) é uma técnica de soldadura que utiliza o calor gerado pela resistência de uma corrente eléctrica que passa através de uma escória líquida para produzir uma soldadura.
Normalmente, um arco de soldadura é um arco livre, o que significa que apenas uma parte do gás na área do arco é ionizada e a temperatura não é suficientemente elevada.
No entanto, quando o arco livre é comprimido num arco com elevada densidade de energia, o gás na coluna do arco fica totalmente ionizado e transforma-se em plasma, um quarto estado da matéria que consiste em iões positivos e negativos.
Os arcos de plasma têm temperaturas elevadas (de 15 000 a 30 000 K), densidades de energia elevadas (até 480 kW/cm2), e fluxos de plasma em movimento rápido (várias vezes a velocidade do som).
Existem três efeitos de compressão em Arco de plasma Soldadura:
Estes três efeitos de compressão resultam num arco de plasma com um diâmetro de apenas cerca de 3 mm, mas com uma densidade de energia, temperatura e velocidade do ar muito melhoradas.
As características principais de Soldadura por arco plasma:
A soldadura por feixe de electrões em vácuo (VEBW) é um processo de soldadura em que um feixe de electrões direcional e de alta velocidade é dirigido para a peça de trabalho, convertendo a sua energia cinética em energia térmica e fundindo a peça de trabalho para formar uma soldadura.
As características principais da soldadura por feixe de electrões em vácuo (VEBW) são as seguintes
Soldadura a laser é um processo de soldadura que utiliza um feixe laser focalizado para fornecer calor à soldadura.
As características principais da soldadura a laser são as seguintes
Soldadura por resistência é um processo de soldadura em que é aplicada pressão através de eléctrodos após a combinação das peças de trabalho. O calor de resistência gerado pela corrente que passa através da superfície de contacto da junta e da área circundante é utilizado para soldar as peças de trabalho.
Existem vários tipos de soldadura por resistência, incluindo soldadura por pontossoldadura por costura e soldadura topo a topo. Cada um destes métodos tem características únicas e é utilizado para fins específicos. aplicações de soldadura.
A soldadura por pontos é uma técnica de soldadura por resistência em que as peças de trabalho são unidas numa junta sobreposta e colocadas entre dois eléctrodos. O calor de resistência gerado pela corrente que passa através da superfície de contacto da junta e da área circundante funde o metal de base para formar um ponto de soldadura.
Este método é utilizado principalmente para chapas de soldadura e envolve três etapas: pré-carregamento para garantir um bom contacto das peças, ligar a energia para formar uma pepita e um anel de plástico na soldadura, e quebrar o ponto de forjamento que permite que a pepita arrefeça e cristalize sob a ação contínua da pressão, resultando numa junta soldada com uma estrutura densa e sem cavidade de retração ou fissura.
A soldadura por costura é um tipo de soldadura por resistência em que a peça de trabalho é disposta numa junta sobreposta ou de topo e posicionada entre dois eléctrodos de rolos. Os rolos aplicam pressão na peça de trabalho à medida que rodam, e a energia é aplicada de forma contínua ou intermitente para formar uma soldadura contínua. Este método de soldadura é normalmente utilizado para estruturas que requerem soldaduras regulares e têm requisitos de vedação, com espessuras de chapa tipicamente inferiores a 3 mm.
Soldadura de topo é um processo de soldadura por resistência que une duas peças de trabalho ao longo de toda a sua superfície de contacto.
Soldadura topo a topo por resistência
A soldadura topo a topo por resistência é um processo em que duas peças de trabalho são unidas de ponta a ponta numa junta topo a topo e são depois aquecidas até ao estado plástico por calor de resistência. Em seguida, é aplicada pressão para completar o processo de soldadura. Este método é normalmente utilizado para soldar peças de trabalho com formas simples, pequenos diâmetros ou comprimentos inferiores a 20 mm e requisitos de baixa resistência.
Soldadura topo a topo com flash
A soldadura topo a topo rápida é um processo em que duas peças de trabalho são montadas numa junta topo a topo e ligadas a uma fonte de alimentação. As faces das extremidades das peças são gradualmente colocadas em contacto e aquecidas com calor de resistência até atingirem uma temperatura predefinida dentro de um determinado intervalo de profundidade. Isto resulta na geração de um flash, que funde o metal da extremidade. A energia é então cortada e é aplicada rapidamente uma força de perturbação para completar a soldadura.
A qualidade da junta da soldadura topo a topo rápida é superior à da soldadura por resistência e as propriedades mecânicas da soldadura são iguais às do metal de base. Não há necessidade de limpar a superfície pré-soldada da junta antes da soldadura.
A soldadura topo a topo com flash é normalmente utilizada para soldar peças de trabalho importantes e pode ser utilizada para soldar metais semelhantes e dissimilares, bem como fios metálicos com uma espessura tão pequena como 0,01 mm e barras e perfis metálicos com uma espessura tão grande como 20000 mm.
A soldadura por fricção é uma soldadura por pressão processo que utiliza o calor gerado pela fricção entre as superfícies das peças para levar a face da extremidade a um estado termoplástico, sendo depois rapidamente perturbada para completar a soldadura.
Principais características de Soldadura por fricção:
Superfícies limpas: A fricção gerada durante o processo de soldadura limpa a película de óxido e as impurezas na superfície de contacto das peças, resultando numa estrutura densa e sem defeitos na junta soldada.
Compatibilidade com Metais diferentes: A soldadura por fricção pode ser utilizada para soldar tanto o mesmo metal como metais diferentes, o que a torna adequada para uma vasta gama de aplicações de soldadura.
Alta produtividade: A soldadura por fricção é conhecida pela sua elevada produtividade, tornando-a um método eficiente para soldar peças de trabalho.
A brasagem pode ser classificada em duas categorias com base no ponto de fusão do metal de adição de brasagem: brasagem dura e brasagem mole.
Brasagem
A brasagem com um ponto de fusão da solda superior a 450°C é conhecida como brasagem dura. Os metais de adição utilizados na brasagem dura incluem ligas à base de cobre, à base de prata, à base de alumínio e outras ligas. Os fluxos habitualmente utilizados incluem bórax, ácido bórico, fluoreto, cloreto, entre outros. Os métodos de aquecimento para a brasagem dura incluem o aquecimento por chama, o aquecimento por banho de sal, o aquecimento por resistência e o aquecimento por indução de alta frequência. A resistência da junta soldada pode atingir 490MPa, o que a torna adequada para peças de trabalho que sofrem grandes tensões e estão expostas a temperaturas de trabalho elevadas.
Soldadura
A brasagem com um ponto de fusão de solda abaixo de 450 ℃ é conhecida como brasagem suave. As ligas de estanho-chumbo são comumente usadas como soldas macias. As soluções de colofónia e cloreto de amónio são normalmente utilizadas como fluxos, e o ferro de soldar e outros métodos de aquecimento por chama são normalmente utilizados para o aquecimento.
As características principais da brasagem são as seguintes
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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