Porque é que a soldadura por arco de árgon produz, por vezes, poros, e como podemos corrigi-los? A porosidade da soldadura, muitas vezes causada por impurezas, fluxo de gás inadequado ou técnica incorrecta, pode enfraquecer as soldaduras e levar a falhas. Este artigo analisa as principais razões por detrás da porosidade na soldadura por arco de árgon e oferece soluções práticas para a evitar, garantindo soldaduras mais fortes e fiáveis. Saiba como identificar e eliminar estes problemas para melhorar a qualidade e a durabilidade da soldadura.
A soldadura por arco de árgon é um método de soldadura por arco elétrico com gás inerte "árgon" como gás de proteção.
O árgon é pulverizado a partir do bocal para formar uma camada protetora de gás inerte na área de soldadura para isolar a invasão de ar, de modo a proteger o arco e a poça de fusão.
Este método de soldadura tem muitas vantagens:
Por conseguinte, tem sido amplamente utilizado na produção prática.
No entanto, devido à fraca resistência ao vento do soldadura por arco de árgonÉ particularmente sensível à ferrugem, à água e ao óleo, e tem requisitos rigorosos em termos de pureza do gás, limpeza de ranhuras e processo de soldadura, o que facilita a produção de poros.
Em combinação com a prática de produção, esta publicação analisa o problema da porosidade no árgon soldadura por arco e apresenta alguns métodos de tratamento e precauções.
Os poros de gás são cavidades formadas em cordões de soldadura quando as bolhas de gás na poça de fusão não conseguem escapar durante a solidificação, um defeito de soldadura comum e importante na soldadura por arco de árgon TIG. As suas formas podem ser esféricas, ovais, em espiral ou em forma de verme.
Os que se encontram no interior do cordão de soldadura são designados por poros de gás internos, enquanto os que se encontram expostos na superfície do cordão são poros de gás externos. O tamanho dos poros de gás varia; eles podem existir individualmente, agrupados ou distribuídos continuamente ao longo do cordão de soldadura.
Os poros de gás, sendo defeitos volumétricos, afectam significativamente o desempenho do cordão de soldadura. Eles reduzem principalmente a capacidade de carga do cordão. Isto porque os poros de gás ocupam um certo volume do cordão de soldadura, reduzindo a área efectiva da secção transversal de trabalho e, consequentemente, o desempenho mecânico do cordão.
Isto diminui particularmente a plasticidade do cordão de soldadura, bem como a sua resistência à flexão e ao impacto. Se os poros de gás penetrarem na superfície do cordão de soldadura, especialmente se penetrarem na superfície em contacto com o fluido, o fluido existirá dentro das cavidades.
Quando o meio é corrosivo, ocorre uma corrosão concentrada, fazendo com que as cavidades se tornem cada vez mais profundas e maiores, até que ocorra a penetração da corrosão e a fuga. Isto compromete a integridade do cordão de soldadura e, em casos graves, pode levar à destruição de toda a estrutura metálica.
Por conseguinte, a prevenção de poros de gás no cordão de soldadura e a garantia da qualidade da soldadura deve ser objeto de uma atenção especial.
Durante todo o processo de soldadura, as imediações da poça de fusão estão cheias de gases complexos, principalmente do ar circundante e das impurezas da peça de trabalho, como ferrugem, tinta e gordura, que produzem gás quando aquecidas.
Todos estes interagem continuamente com a poça de metal fundido. Alguns gases entram na poça de fusão através de reacções químicas ou dissolução, fazendo com que o metal líquido na poça de fusão absorva quantidades significativas de gás. Se estes gases forem expulsos rapidamente, mesmo que a poça de fusão cristalize rapidamente, não se formarão poros de gás.
No entanto, se se formarem gases durante o processo de cristalização da poça de fusão e se o processo de cristalização for demasiado rápido para que os gases saiam, estes permanecerão no cordão de soldadura e formarão poros de gás.
A formação de poros de gás em cordões de soldadura TIG é frequentemente o resultado da ação combinada de vários gases, com H2 e N2 que desempenham os papéis principais. Segue-se uma análise pormenorizada:
Efeitos do H2:
H2 no zona de soldadura provém de várias fontes. Algumas composições, água cristalina e impurezas na superfície da peça de trabalho contêm componentes de hidrogénio. Além disso, o processo de fundição do aço também contém hidrogénio.
Sob as altas temperaturas do arco elétrico, estes componentes formam bolhas que se dissipam rapidamente para o exterior. Se o H2 não pode flutuar durante o processo de arrefecimento do cordão de soldadura, formará poros de gás.
Efeitos do N2:
N2 provém principalmente do ar. A percentagem em peso de N2 nos metais de base e nos fios de soldadura não é muito elevado e existe no aço e noutras ligas de ferro como soluções sólidas de óxido e noutras formas.
A solubilidade do N2 no aço varia drasticamente com a temperatura, e o N2 precipitado forma bolhas que são expulsas da poça de fusão. As bolhas que não podem ser expulsas a tempo permanecem no cordão de soldadura e formam poros de gás. A formação de poros de gás ocorre quando o arco e o metal na poça de fusão da soldadura são expostos ao ar sem proteção suficiente.
Quando soldadura de aço-carbonoA pureza do árgon não deve ser inferior a 99,7%, na soldadura de alumínio não deve ser inferior a 99,9% e a pureza do árgon utilizado na soldadura de titânio e de ligas de titânio é tão elevada como 99,99%.
Método de deteção da pureza do árgon:
(l) Soldar a chapa ou o tubo de aço polido sem fio de soldadura e, em seguida, voltar a fundir no cordão de soldadura durante muitas vezes. Se existirem poros, isso indica que o árgon é impuro.
(2) Durante soldaduraSe o arco for aberto, há uma faísca muito pequena à volta do arco, o que também indica que o árgon é impuro.
(3) Por vezes, quando a pureza do árgon está próxima dos requisitos de pureza dos requisitos de soldadura, não pode ser detectada pelos dois métodos de deteção acima referidos, mas ao soldar junções soldadas com lacunas, serão gerados poros intermitentes na raiz da soldadura, ou serão gerados poros superficiais durante a soldadura de cobertura, ou existe uma camada de pele de óxido na superfície da cordão de soldadura.
(4) Soldar alguns pontos na placa de níquel. Se o ponto for branco-prateado e a superfície for como um espelho, isso indica que a pureza do árgon é qualificada.
O fluxo de árgon é demasiado pequeno e a capacidade de interferência anti-vento é fraca;
Demasiado grande, o caudal de gás é demasiado grande e o fluxo laminar próximo da parede formado ao passar pelo bocal é muito fino.
Depois de o gás ser ejectado, será rapidamente desordenado e é fácil envolver o ar, o que deteriorará o efeito de proteção da poça de fusão.
Por conseguinte, o fluxo de árgon deve ser adequado para estabilizar o fluxo de gás.
As fugas de ar na interface da correia de ar ou na correia de ar provocam um fluxo de gás demasiado pequeno durante a soldadura e o ar é aspirado para a correia de ar, o que resulta num efeito de proteção deficiente.
Se o vento for ligeiramente forte, a camada protetora de árgon formará turbulência, resultando num efeito de proteção deficiente.
Por conseguinte, devem ser adoptadas medidas à prova de vento quando a velocidade do vento for superior a 2 m / S;
Ao soldar tubos, o orifício do tubo deve ser bloqueado para evitar a ventilação no tubo.
O diâmetro do bocal é demasiado pequeno. Quando a gama de proteção efectiva do árgon à volta do arco é inferior à área da poça de fusão, a proteção será deficiente e produzirá poros.
Especialmente para operações no terreno e soldadura de tubos de grandes dimensões, devem ser utilizados bocais de maior diâmetro para proteger eficazmente o arco e a poça de fusão.
A distância é pequena e a sensibilidade ao vento cruzado é pequena;
A distância é grande e a capacidade de resistir à interferência do vento é fraca.
Quando a pressão na garrafa de gás for inferior a 1MPa, esta deve ser parada.
Se o ângulo da pistola de soldadura for demasiado grande, por um lado, o ar será introduzido na poça de fusão, por outro lado, o fluxo de árgon no lado do arco longo deteriorará o efeito de proteção do arco e da poça de fusão.
Uma saída de gás instável do medidor de caudal, grande ou pequena, afectará o efeito de proteção.
Ao utilizar a pistola de soldadura por arco de árgon com botão de controlo, purgar o gás antes da soldadura para evitar uma pressão excessiva na zona de gás, resultando num fluxo de gás excessivo instantâneo e em orifícios de ar durante o golpe de arco.
A pinça do elétrodo de tungsténio não é compatível, o percurso do gás bloqueado não é suave e o gás de proteção sai de um lado do bocal, o que não pode formar um anel de proteção completo.
O fio de soldadura por arco submerso não deve ser utilizado para substituir a soldadura manual Soldadura TIG caso contrário, serão criados poros intermitentes ou contínuos.
A ferrugem, a mancha de óleo e a água na superfície do fio de soldadura promoverão diretamente um grande número de poros na soldadura.
Se houver uma camada intermédia na placa ou no tubo, as impurezas na camada intermédia promoverão a geração de defeitos nos poros.
O aço em ebulição (com elevado teor de oxigénio e muitas impurezas) não pode ser soldado por soldadura por arco de árgon.
A parte extrema do tungsténio não é afiada, o desvio do arco é instável, a área de proteção do árgon é destruída e o metal na piscina fundida é oxidado para produzir poros.
Quando é utilizado equipamento de arco de alta frequência, a temperatura da parte extrema do tungsténio é baixa no início do arco, pelo que não tem capacidade suficiente de emissão térmica de electrões.
Os electrões são facilmente emitidos a partir do local com película de óxido e sobem ao longo do elétrodo para encontrar o local com óxido.
Neste momento, o arco é alongado e o efeito de proteção do árgon na poça de fusão piora.
Quando a temperatura do elétrodo de tungsténio aumenta, são emitidos electrões a partir da extremidade frontal do elétrodo de tungsténio.
O comprimento do arco e a deformação de fase são curtos.
Neste momento, o óxido na superfície do elétrodo de tungsténio pode ser eliminado, desde que seja polido e limpo.
A superfície da ranhura e o intervalo de 10 mm em ambos os lados da ranhura devem ser polidos para evitar que o magnetismo gerado pelo arco durante a soldadura aspire a ferrugem perto da poça de fusão para dentro da poça de fusão.
O velocidade de soldadura é demasiado rápido.
Devido à influência da resistência do ar no fluxo de gás de proteção, o fluxo de gás árgon dobra-se e desvia-se do centro do elétrodo e da poça de fusão, o que não é bom para a proteção da poça de fusão e do arco.
Durante a extinção do arco, deve ser adotado o método de extinção do arco de atenuação da corrente ou de adição de fio de soldadura, levando o arco para o lado da ranhura e reduzindo o arco.
Não parar o arco subitamente, resultando na separação da poça fundida a alta temperatura da proteção eficaz do fluxo de gás árgon, de modo a evitar poros ou retração no poço do arco.
A corrente de soldadura é demasiado pequena, o arco é instável e o arco desloca-se irregularmente na extremidade do elétrodo de tungsténio, danificando a zona de proteção.
Se a corrente de soldadura for demasiado elevada, o arco perturbará o fluxo de ar e o efeito de proteção piorará.
Se o elétrodo de tungsténio se prolongar demasiado, o efeito de proteção do árgon sobre o arco e a poça de fusão piora.
Embora existam várias causas para a porosidade, a escolha do processo de soldadura correto e o reforço das competências operacionais do soldador são formas fundamentais de a evitar.
A soldadura TIG é particularmente sensível ao óleo, à ferrugem e à água, o que pode facilmente levar à porosidade, pelo que é necessária uma elevada qualidade da superfície do material de base. É crucial efetuar uma limpeza rigorosa antes da soldadura, polindo a área dentro de 10-15 mm dentro e fora do chanfro da peça de trabalho para remover as películas de óxido da superfície, impurezas como óleo e humidade, e expor o brilho metálico.
Do mesmo modo, o óleo e a ferrugem na superfície do fio de soldadura têm de ser lixados até o metal ficar brilhante.
O árgon é um gás inerte que não se decompõe a altas temperaturas nem reage com o metal de solda para causar oxidação. Durante a soldadura por arco de árgon, a pureza do árgon deve ser superior a 99,95%. Além disso, quando a pressão no interior do cilindro de árgon desce abaixo de 2,0 MPa e o teor de humidade aumenta, a sua utilização deve ser interrompida.
O caudal de árgon deve ser adequado, determinado pela seguinte fórmula empírica: Q=K-D, em que Q representa o caudal de árgon, D é o diâmetro do bocal e K é um coeficiente (0,8-1,2). Assim, o caudal de árgon é geralmente de 6-9 L/min. O trajeto do gás também deve ser mantido desimpedido, sem bloqueios ou fugas.
O diâmetro do bocal pode ser determinado pela seguinte fórmula empírica: D=(2,5-3,2)d, em que D representa o diâmetro do bocal e d o diâmetro do elétrodo de tungsténio. Com base nesta fórmula, o diâmetro adequado do bocal é geralmente 6-12mm.
Se o comprimento da extensão do elétrodo de tungsténio for demasiado grande, aumenta a distância entre o bocal e a peça de trabalho, reduzindo o efeito de proteção. Inversamente, se o comprimento da extensão for demasiado curto, embora o efeito de proteção possa ser bom, pode obstruir a linha de visão do soldador e fazer com que o elétrodo de tungsténio e o fio de soldadura colidam, provocando um curto-circuito e impedindo a soldadura.
A velocidade de soldadura é um dos principais parâmetros de soldadura. Se a velocidade for demasiado rápida, o gás de proteção desviar-se-á do elétrodo de tungsténio e da poça de fusão, conduzindo a um efeito de proteção reduzido e à porosidade. Pode também afetar a formação do cordão de soldaduraPor isso, deve ser selecionada uma velocidade de soldadura adequada durante a soldadura.
O envio de árgon 3-4 segundos antes do início do arco pode empurrar o ar para fora do tubo, assegurando que o arco é iniciado num ambiente protegido por gás e evitando que o elétrodo de tungsténio e a piscina oxidem e criem poros. Atrasar o fecho do gás permite obter uma piscina arrefecida e protegida, bem como evitar defeitos como poços de arco, fissuras e porosidade no ponto de terminação do arco. Por isso, é essencial dominar o método correto de extinção do arco.
A proficiência em competências operacionais é um passo vital na prevenção da porosidade, e cada soldador tem de possuir uma base sólida destas capacidades essenciais. A tocha de soldadura, o fio e a peça de trabalho devem manter uma posição correcta e um ângulo relativo, com movimentos coordenados.
Durante a soldadura, o arco tem de ser estável, com uma altura consistente, e as flutuações abruptas são estritamente proibidas para evitar que o gás entre instantaneamente na poça de fusão e cause porosidade. Ao mesmo tempo, é importante observar as alterações na poça de fusão para melhorar a capacidade de expulsar a porosidade.
Ao soldar em todas as posições, a tocha de soldadura, o fio e a peça de trabalho devem manter uma certa distância um do outro. A direção é geralmente de baixo para cima, ou seja, na ordem de cima - vertical - plana. Ao extinguir o arco, é crucial evitar o aparecimento de poços de arco e orifícios de retração, assegurando que o cordão de soldadura não é inferior ao material de base.
Isto pode ser conseguido aumentando o cordão de soldadura, ou seja, diminuindo a velocidade de soldadura ao extinguir o arco, aumentando a inclinação para trás da tocha e aumentando a alimentação do fio quando a temperatura da poça de fusão é demasiado elevada. Se necessário, o arco pode ser extinto e reacendido até que o poço do arco esteja cheio.
Em conclusão, a soldadura por arco de árgon TIG tem excelentes características de soldadura. A prática de produção a longo prazo provou que a adoção das medidas de processo acima mencionadas pode controlar eficazmente a geração de porosidade, melhorando significativamente a taxa de deteção de falhas pela primeira vez e a qualidade da junta soldada.
Embora existam muitos factores que causam poros na soldadura TIG manual, desde que compreendamos as características da soldadura por arco de árgon, investiguemos os factores que influenciam, um a um, de acordo com a situação real, e eliminemos todos os factores que causam poros na soldadura durante a soldadura por arco de árgon, podemos melhorar a qualidade da soldadura na produção real.
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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