A soldagem de ligas de alumínio apresenta desafios únicos devido ao seu baixo ponto de fusão e alta condutividade térmica. Este artigo se aprofunda em vários métodos de soldagem, como TIG, MIG e soldagem a arco de plasma, destacando suas aplicações, vantagens e desvantagens. Você aprenderá sobre os fatores críticos na seleção de materiais e técnicas para obter soldas fortes e confiáveis, garantindo resultados de alta qualidade em diversas aplicações industriais. Explore como escolher o método e os materiais certos para suas necessidades específicas, aprimorando seus projetos de soldagem com ligas de alumínio.
Há várias técnicas de soldagem para ligas de alumínio, cada uma com seu uso específico. Além dos métodos convencionais de soldagem por fusão, resistência e gás, outras técnicas avançadas, como soldagem por arco de plasma, soldagem por feixe de elétrons e soldagem por difusão a vácuo, também podem soldar ligas de alumínio com eficiência.
Os métodos de soldagem comuns para ligas de alumínio e suas respectivas características e escopo de aplicação são apresentados na Tabela 1.
Tabela 1 Características e escopo de aplicação dos produtos comuns métodos de soldagem para liga de alumínio
| Método de soldagem | Característica | Escopo de aplicação |
|---|---|---|
| Soldagem a gás | Baixa potência térmica, grande deformação da solda, baixa produtividade, fácil produção de escória, rachaduras e outros defeitos | Ele é usado para soldagem de topo e soldagem de reparo de chapas finas em ocasiões não importantes |
| Soldagem a arco manual | Qualidade ruim das juntas | Usado para soldagem de reparo e reparo geral de alumínio fundido peças |
| Soldagem TIG | O metal de solda é compacto, a junta tem alta resistência e boa plasticidade, e é possível obter uma junta de alta qualidade | É amplamente utilizado e pode ser soldado com placas de espessura de 1 a 20 mm |
| Pulsado Soldagem TIG | O processo de soldagem é estável, a entrada de calor é precisa e ajustável, a deformação da solda é pequena e a qualidade da junta é alta | Usado para chapas, soldagem em todas as posições, soldagem de montagem e ligas de alumínio de alta resistência, como alumínio forjado e duralumínio, com forte sensibilidade ao calor |
| Soldagem MIG | Alta potência de arco e rapidez velocidade de soldagem | Pode ser usado para soldar peças grossas com espessura inferior a 50 m |
| Soldagem a arco de argônio por pulso MIG | A deformação da soldagem é pequena, a resistência à porosidade e a rachaduras é boa, os parâmetros do processo são amplamente ajustados | É usado para soldagem de chapas ou de todas as posições, e geralmente é usado para peças de trabalho com espessura de 2 a 12 mm |
| Arco de plasma soldagem | A concentração de calor, a velocidade de soldagem, a deformação e o estresse da soldagem são pequenos, o processo é mais complexo | É usado para soldagem de topo, onde a exigência é maior do que a da soldagem a arco de argônio |
| Soldagem por feixe de elétrons a vácuo | Os resultados mostram que a penetração é grande, a zona afetada pelo calor é pequena, a deformação da solda é pequena e as propriedades mecânicas da junta são boas | Usado para soldar soldas de pequeno porte |
| Soldagem a laser | Pequena deformação de soldagem e alta produtividade | É usado para peças de soldagem de precisão |
A seleção de um método de soldagem para alumínio e ligas de alumínio deve ser baseada no grau do material, na espessura do componente a ser soldado, na estrutura do produto e no nível desejado de soldabilidade.
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A potência térmica de uma chama de soldagem oxigênio-acetileno é baixa, fazendo com que o calor seja disperso e resultando em deformação significativa da solda e baixa produtividade.
Ao soldar soldas grossas de alumínio, é necessário um pré-aquecimento.
O metal de solda produzido por esse método tem um grão grosso e uma estrutura frouxa, o que o torna propenso a defeitos como inclusão de alumina, porosidade e rachaduras.
Esse método de soldagem só deve ser usado para reparar peças estruturais de alumínio sem importância e peças fundidas com uma faixa de espessura de 0,5 a 10 mm.
Esse método, conhecido como soldagem TIG, é realizado sob a proteção de argônio, o que resulta em uma fonte de calor mais concentrada e em uma combustão estável do arco. Isso resulta em um metal de solda mais denso, com alta resistência e plasticidade, tornando-o amplamente utilizado na indústria.
Embora a soldagem TIG seja um método ideal para soldar ligas de alumínio, seu equipamento é complexo, o que a torna menos adequada para operações ao ar livre.
O gás automático e semiautomático Arco metálico O processo de soldagem (GMAW) tem várias vantagens, incluindo alta potência de arco, calor concentrado e uma pequena zona afetada pelo calor. Sua eficiência de produção é de 2 a 3 vezes maior do que a do GMAW manual.
O GMAW pode ser usado para soldar alumínio puro e alumínio placas de liga com espessura inferior a 50 mm. Por exemplo, o pré-aquecimento não é necessário para chapas de alumínio com espessura de 30 mm, e somente as camadas frontal e traseira precisam ser soldadas para obter uma superfície lisa e uma solda de alta qualidade.
A soldagem semiautomática com gás inerte de tungstênio (TIG) é ideal para soldagem precisa, soldagem curta e intermitente e soldagem em estruturas irregulares.
O sistema semiautomático soldagem a arco de argônio A tocha de solda de alta potência proporciona uma soldagem conveniente e flexível, mas o diâmetro do fio de solda é menor e a solda é mais propensa à porosidade.
(1) Soldagem com gás inerte de tungstênio pulsado (TIG)
Esse método melhora significativamente a estabilidade dos processos de soldagem de baixa corrente e permite o fácil controle da potência do arco e da formação da solda por meio do ajuste de vários parâmetros. A soldagem tem deformação e zona afetada pelo calor mínimas, o que a torna ideal para a soldagem de chapas finas, soldagem em todas as posições e soldagem de materiais sensíveis ao calor, como alumínio forjado, alumínio duro e alumínio superduro.
(2) Soldagem por arco de argônio pulsado com gás inerte metálico (MIG)
Esse método é adequado para todas as posições soldagem de alumínio chapas de liga metálica com espessura de 2 a 10 mm.
Ele pode ser usado para soldar alumínio chapas de liga metálica com espessura inferior a 4 mm.
Para produtos com requisitos de alta qualidade, a soldagem por pontos com onda de choque CC e a soldagem de costura pode ser utilizado.
A soldagem requer equipamentos sofisticados, altas correntes de soldagem e alta produtividade, o que a torna particularmente adequada para a produção em massa de peças e componentes.
A Friction Stir Welding (FSW) é um tipo de tecnologia de união de estado sólido que pode ser usada para soldar várias placas de liga metálica.
Em comparação com os métodos tradicionais de soldagem por fusão, o FSW oferece várias vantagens, como a ausência de respingos, a redução de poeira, a não necessidade de arame de soldagem ou de gás de proteçãoe a ausência de poros e rachaduras na junta.
Além disso, em comparação com a fricção comum, a FSW não é limitada pelas peças do eixo e pode produzir soldas retas.
Esse método de soldagem também apresenta vários outros benefícios, incluindo propriedades mecânicas aprimoradas, eficiência energética, redução da poluição e baixos requisitos de preparação antes da soldagem.
Devido ao baixo ponto de fusão do alumínio e das ligas de alumínio, o FSW é particularmente adequado para esses materiais.
Ao soldar ligas de alumínio usando soldagem a gás ou soldagem TIG, recomenda-se o uso de arame de enchimento.
Os fios de solda de alumínio e liga de alumínio podem ser classificados em dois tipos: homogêneos e heterogêneos.
Para obter um sistema forte e confiável junta de soldaPor isso, é importante escolher o material de enchimento adequado para o metal de base que está sendo usado.
Ao selecionar um arame de solda para ligas de alumínio, é importante considerar vários fatores, inclusive os requisitos de composição, propriedades mecânicas, resistência à corrosão, rigidez estrutural, cor e resistência a rachaduras do produto acabado.
O uso de um metal de adição com temperatura de fusão inferior à do metal de base pode reduzir significativamente o risco de rachaduras intergranulares na zona afetada pelo calor.
Para ligas sem tratamento térmico, a resistência do junta soldada aumenta na seguinte ordem: Série 1000, série 4000 e série 5000.
É importante observar que os fios de solda da série 5000 que contêm mais de 3% de magnésio não devem ser usados em estruturas com temperaturas de serviço acima de 65°C, pois essas ligas são altamente suscetíveis a rachaduras por corrosão sob tensão nessas condições.
Para evitar rachaduras, geralmente é recomendável usar um metal de enchimento com um teor de liga mais alto do que o metal de base.
Os arames de soldagem mais comumente usados para ligas de alumínio são os arames de grau padrão com composições semelhantes às do metal de base. Na ausência de um arame de solda de grau padrão, uma tira pode ser cortada do metal de base e usada como enchimento.
Uma opção popular de arame de solda é o HS311, conhecido por sua boa fluidez, encolhimento mínimo durante a solidificação e excelente resistência a trincas. Para melhorar ainda mais o tamanho do grão, a resistência a trincas e as propriedades mecânicas da solda, pequenas quantidades de elementos de liga como Ti, V, Zr e outros são frequentemente adicionados como modificadores.
Ao selecionar o fio de solda de liga de alumínio, deve-se prestar atenção aos seguintes aspectos:
(1) Sensibilidade à rachadura da junta de solda
O principal fator que afeta a sensibilidade à trinca é a compatibilidade do metal de base e do arame de solda.
O uso de um metal de solda com uma temperatura de fusão mais baixa do que a do metal de base pode reduzir a sensibilidade à trinca do metal de solda e da zona afetada pelo calor.
Por exemplo, ao soldar a liga 6061 com um teor de silício de 0,6%, o uso da mesma liga na solda resulta em uma sensibilidade muito alta à trinca.
No entanto, o uso do fio de solda ER4043 com teor de silício 5% oferece boa resistência a trincas, pois sua temperatura de fusão é mais baixa do que a da liga 6061 e tem maior plasticidade durante o resfriamento.
Além disso, é recomendável evitar a combinação de Mg e Cu no metal de solda, pois o Al-Mg-Cu tem alta sensibilidade a trincas.
(2) Propriedades mecânicas da junta de solda
O alumínio puro industrial tem a menor resistência, enquanto o 4000 série alumínio estão no meio e as ligas de alumínio da série 5000 têm a maior resistência.
Embora o fio de solda Al-Si tenha alta resistência a rachaduras, ele tem pouca plasticidade.
Portanto, para juntas que exigem processamento de deformação plástica após a soldagem, é melhor evitar o fio de solda de silicone.
(3) Desempenho da junta de solda
A escolha do metal de adição não se baseia apenas na composição do metal de base, mas também na geometria da junta, nos requisitos operacionais de resistência à corrosão e nos requisitos de aparência da solda.
Por exemplo, para garantir que um contêiner tenha boa resistência à corrosão ou para evitar a contaminação dos produtos armazenados, um contêiner que armazena peróxido de hidrogênio exige uma liga de alumínio de alta pureza.
Nesse caso, a pureza do metal de adição deve ser, no mínimo, igual à do metal de base.
O modelo, as especificações e as aplicações da vareta de solda de liga de alumínio são apresentados na Tabela 2. A Tabela 3 mostra a composição química e as propriedades mecânicas do eletrodo de liga de alumínio.
Tabela 2 Tipo (marca), especificação e aplicação da haste de solda de alumínio e liga de alumínio
| Tipos | Grau | Tipos de pele | Material principal | Especificação do eletrodo / mm | Finalidade | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| E1100 | L109 | Tipo de base | Alumínio puro | 3.2,4.5 | 345〜355 | Soldagem de placas e contêineres de alumínio puro |
| E4043 | L209 | Tipo de base | Liga de Al Si | 3.2,4.5 | 345〜355 | Soldagem de chapa de alumínio, fundição de alumínio silício, liga de alumínio em geral, alumínio forjado, duralumínio (exceto alumínio) liga de magnésio) |
| E3003 | L309 | Tipo de base | Liga de alumínio e manganês | 3.2,4.5 | 345〜355 | Soldagem de liga de alumínio e manganês, alumínio puro e outras ligas de alumínio |
Tabela 3 Composição química e propriedades mecânicas dos eletrodos de alumínio e liga de alumínio
| Tipos | Grau | Tipos de skins | Tipos de fonte de alimentação | Composição química do núcleo de solda /% | Resistência à tração do metal depositado / MPa | Tração resistência da junta soldada / MPa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| E1100 | L109 | Tipo de base | DCEP (eletrodo de corrente contínua positivo) | Si+Fe≤0,95,Co0,05〜0,20 Mn≤0,05,Be≤0,0008 Zn≤0,10,outros≤0,15 AI≥99,0 | ≥64 | ≥80 |
| E4043 | L209 | Tipo de base | DCEP | Si4.5〜6.0,Fe≤0.8 Cu≤0.30,Mn≤0.05 Zn≤0.10,Mg≤0.0008 outros≤0.15,Al Rem. | ≥118 | ≥95 |
| E3003 | L309 | Tipo de base | DCEP | Si≤0,6,Fe≤0,7 Cu0,05〜0,20,Mn1,0 〜1,5 Zn≤0,10,outros≤0,15 Al Rem. | ≥118 | ≥95 |
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Os gases inertes preferidos para a soldagem de ligas de alumínio são o argônio e o hélio.
Os requisitos técnicos para o argônio são um nível de pureza de 99,9% ou superior, um teor de oxigênio inferior a 0,005%, um teor de hidrogênio inferior a 0,005%, um teor de umidade inferior a 0,02 mg/L e um teor de nitrogênio inferior a 0,015%.
Um aumento nos níveis de oxigênio e nitrogênio degrada a atomização catódica.
Se o teor de oxigênio for superior a 0,3%, a perda de queima do eletrodo de tungstênio se intensificará e, se o teor de oxigênio for superior a 0,1%, a superfície da solda ficará opaca ou enegrecida.
Para a soldagem TIG, o argônio puro é selecionado para a soldagem CA mais HF, que é adequada para a soldagem de chapas grossas. Para a soldagem com eletrodo positivo DC, é usada uma mistura de Ar + He ou Ar puro.
Para placas com espessura inferior a 25 mm, é usado argônio puro.
Para placas com espessura de 25 a 50 mm, é usada uma mistura de Ar + He com 10% a 35% Ar.
Para placas com espessura de 50 a 75 mm, deve ser usada uma mistura de Ar + He com 10% a 35% ou 50% He.
Para placas com espessura superior a 75 mm, recomenda-se uma mistura de Ar + He com 50% a 75% He.
A eficiência térmica da soldagem com gás oxigênio-acetileno é baixa e a entrada de calor não é concentrada, o que faz com que a qualidade e o desempenho da junta não sejam altos. Além disso, é necessário um fluxo ao soldar alumínio e ligas de alumínio, e os resíduos devem ser removidos após a soldagem.
Apesar dessas desvantagens, o equipamento de soldagem a gás é comumente usado para soldar ligas de alumínio com baixos requisitos de qualidade, como chapas finas e peças pequenas, bem como para reparar ligas de alumínio e peças fundidas. Isso se deve à sua simplicidade, à falta de necessidade de uma fonte de alimentação e à sua natureza conveniente e flexível.
(1) Forma conjunta de soldagem a gás
As juntas sobrepostas e as juntas em T não são ideais para a soldagem a gás de ligas de alumínio porque é difícil remover o fluxo residual e a escória de soldagem na fenda. Portanto, recomenda-se o uso de juntas de topo sempre que possível.
Para garantir a soldagem completa sem colapso ou queima, recomenda-se o uso de uma placa de apoio com uma ranhura. Normalmente, a placa de apoio é feita de aço inoxidável ou cobre puro.
A soldagem com uma placa de apoio pode obter uma boa conformação reversa e melhorar a produtividade da soldagem.
(2) Seleção do fluxo para soldagem a gás
Na soldagem a gás de ligas de alumínio, o uso de um fluxo é necessário para garantir uma soldagem suave. processo de soldagem e boa qualidade de solda. O fluxo, também conhecido como fluxo de gás, remove a película de óxido e outras impurezas da superfície da liga de alumínio durante a soldagem.
A principal função do fluxo é remover o filme de óxido formado na superfície do alumínio durante a soldagem, melhorar a molhabilidade do metal de base e promover a formação de uma microestrutura de solda densa.
Normalmente, o fluxo é aspergido diretamente sobre a ranhura da peça a ser soldada antes da soldagem ou adicionado à poça de fusão no arame de soldagem.
Os fluxos de liga de alumínio são normalmente feitos de cloretos de elementos como potássio, sódio, cálcio e lítio. Esses compostos são moídos, peneirados e misturados em proporções específicas para criar o fluxo.
Por exemplo, a criolita de alumínio (Na3AlF6) pode derreter a alumina a 1.000°C, e o cloreto de potássio pode transformar a alumina refratária em cloreto de alumínio fusível. O fluxo tem um ponto de fusão baixo e boa fluidez, o que também pode melhorar a fluidez do metal fundido e garantir a formação adequada da solda.
(3) Seleção do bocal e da chama de soldagem
As ligas de alumínio têm uma forte tendência à oxidação e à absorção de ar. Durante a soldagem a gás, é importante usar uma chama neutra ou uma chama de carbonização fraca (com excesso de acetileno) para evitar a oxidação do alumínio. Isso manterá a poça de fusão do alumínio em uma atmosfera redutora e evitará a oxidação.
É estritamente proibido usar uma chama de oxidação, pois ela oxidará fortemente o alumínio e prejudicará o processo de soldagem.
No entanto, se houver muito acetileno, o hidrogênio livre poderá se dissolver na poça de fusão, causando porosidade na solda e fazendo com que ela se solte.
(4) Solda de aderência
Para evitar alterações no tamanho e na posição relativa durante a soldagem, é necessário realizar uma pré-soldagem do ponto.
A soldagem a gás tem um alto coeficiente de expansão linear, velocidade rápida de condução de calor e grande área de aquecimento, de modo que as soldas de posicionamento devem ser mais densas do que as de peças de aço.
O arame de enchimento usado para a soldagem de posicionamento é o mesmo usado para a soldagem do produto. Antes da soldagem de posicionamento, uma camada de fluxo de gás deve ser aplicada no espaço de solda.
A potência da chama durante a soldagem por posicionamento deve ser ligeiramente maior do que durante a soldagem a gás.
(5) Operação de soldagem a gás
Ao soldar materiais de aço, a temperatura de aquecimento pode ser determinada observando-se a mudança de cor do aço. No entanto, isso não é possível ao soldar ligas de alumínio, pois não há mudança óbvia de cor durante o aquecimento.
Para controlar o temperatura de soldagemO tempo de soldagem pode ser determinado com base nas seguintes observações:
Para gás chapas de soldaPara a soldagem de metais, pode ser usado o método de soldagem à esquerda, com o arame de solda na frente da chama de soldagem. Isso ajuda a evitar o superaquecimento da poça de fusão e o crescimento de grãos ou a queima na zona afetada pelo calor, reduzindo a perda de calor.
Para metais básicos com espessura superior a 5 mm, o método de soldagem correto pode ser usado, com o arame de soldagem atrás da tocha de soldagem. Isso minimiza a perda de calor, aumenta a profundidade de fusão e melhora a eficiência do aquecimento.
Na soldagem a gás de peças com menos de 3 mm de espessura, o ângulo de inclinação da tocha deve ser de 20 a 40°. Para peças grossas, o ângulo de inclinação da tocha deve ser de 40 a 80°, com um ângulo entre o arame de solda e a tocha de 80 a 100°.
Na soldagem a gás de ligas de alumínio, é melhor concluir a junta em um único passe, pois a deposição de uma segunda camada pode resultar na inclusão de escória na solda.
(6) Tratamento pós-soldagem
O corrosão do alumínio As juntas causadas por fluxo residual e escória na superfície da solda a gás são uma causa potencial de danos futuros à junta.
Dentro de uma a seis horas após a soldagem a gás, é necessário limpar o fluxo residual e a escória para evitar a corrosão da solda.
O processo de limpeza após a soldagem envolve as seguintes etapas:
Também conhecida como soldagem TIG (Tungsten Inert Gas, gás inerte de tungstênio), envolve o uso de tungstênio como eletrodo para gerar um arco entre o tungstênio e a peça de trabalho. O calor gerado pelo arco derrete o metal a ser soldado, que é então unido pelo arame de enchimento para formar uma junta de soldagem sólida.
A soldagem de alumínio por arco de argônio utiliza as propriedades de "atomização catódica" do argônio para remover a película de óxido da superfície.
O processo de soldagem TIG protege o eletrodo de tungstênio e a área de soldagem, protegendo-os com um gás inerte, como o argônio, que é emitido pelo bocal. Isso ajuda a evitar qualquer reação entre a área de soldagem e o ar ao redor.
O processo de soldagem TIG é ideal para soldar chapas finas com espessura inferior a 3 mm. Ele resulta em menos deformação da peça de trabalho em comparação com a soldagem a gás e a soldagem a arco manual.
O método de soldagem AC TIG é particularmente útil para soldar ligas de alumínio, pois o cátodo pode remover a película de óxido e evitar a corrosão. Isso resulta em uma superfície brilhante e lisa, com uma forma de junta sem restrições. O fluxo de argônio também resfria a junta rapidamente, melhorando sua microestrutura e propriedades, tornando-a adequada para a soldagem em todas as posições.
No entanto, o processo de soldagem TIG exige uma limpeza mais rigorosa antes da soldagem devido à ausência de fluxo. A soldagem TIG de corrente alternada e a soldagem TIG de pulso de corrente alternada são os métodos preferidos para soldar ligas de alumínio, seguidas pela soldagem TIG reversa de corrente contínua.
Em geral, a soldagem CA é mais comumente usada para ligas de alumínio, pois oferece a melhor combinação de capacidade de condução de corrente, controle de arco e limpeza de arco. Quando a conexão positiva CC (eletrodo conectado ao eletrodo negativo) é usada, o calor gerado na superfície da peça de trabalho resulta em penetração profunda, e uma corrente de soldagem maior pode ser usada para um determinado tamanho de eletrodo.
Esse método não requer pré-aquecimento, mesmo para seções espessas, e causa deformação mínima do metal de base. No entanto, o método de soldagem TIG com conexão reversa CC (eletrodo para eletrodo positivo) raramente é usado para soldagem de alumínio. Apesar disso, ele oferece vantagens como profundidade de fusão rasa, fácil controle do arco e bons efeitos de purificação para soldagem contínua ou soldagem de reparo de trocadores de calor de parede fina e componentes similares com espessura de tubo inferior a 2,4 mm.
(1) Eletrodo de tungstênio
O ponto de fusão do tungstênio é 3410°C.
O tungstênio tem forte capacidade de emissão de elétrons em altas temperaturas.
Ao adicionar traços de elementos de terras raras, como tório, cério e zircônio, a eficiência da emissão de elétrons é significativamente reduzida e a capacidade de condução de corrente é significativamente melhorada.
Na soldagem TIG de ligas de alumínio, um eletrodo de tungstênio é utilizado principalmente para conduzir a corrente, iniciar um arco e manter a combustão normal do arco.
Os materiais de eletrodo de tungstênio comumente usados incluem tungstênio puro, tório-tungstênio e cério-tungstênio.
(2) Parâmetros do processo de soldagem
Para obter excelente formação e qualidade de solda, os parâmetros do processo de soldagem devem ser selecionados com base nos requisitos técnicos da soldagem.
Os principais parâmetros do processo de soldagem TIG manual de ligas de alumínio incluem o tipo de corrente, a polaridade, o tamanho da corrente, a taxa de fluxo do gás de proteção, o comprimento da extensão do eletrodo de tungstênio e a distância entre o bocal e a peça de trabalho.
Os parâmetros do processo para a soldagem TIG automática também incluem a tensão do arco (comprimento do arco), a velocidade de soldagem e a velocidade de alimentação do arame.
Dependendo do material e da espessura a ser soldada, os parâmetros do processo incluirão o diâmetro e o formato do eletrodo de tungstênio, o diâmetro do arame de soldagem, o tipo de gás de proteção, a taxa de fluxo do gás, o diâmetro do bocal, a corrente de soldagem, a tensão do arco, a velocidade de soldagem, e esses parâmetros podem ser ajustados com base nos resultados reais da soldagem até que atendam aos requisitos desejados.
A seguir estão as principais considerações para a seleção dos parâmetros de soldagem TIG para a liga de alumínio:
Defeitos e causas comuns da soldagem de alumínio
Causas do fechamento dos estômatos
Medidas preventivas:
Causas de Rachaduras de solda
Medidas preventivas:
Causas de incompletude Penetração de solda
Medidas preventivas:
Causas da inclusão de tungstênio na solda
Medidas preventivas:
Causas do corte inferior
Medidas preventivas:
Os defeitos no alumínio peças fundidas em liga geralmente podem ser reparados por meio de soldagem a arco de argônio, com melhores resultados usando a soldagem AC TIG.
Ao usar a solda de reparo para consertar defeitos de fundiçãoPara obter mais informações sobre a soldagem, é importante limpar o arame de solda e as peças antes de soldar, selecionar materiais de arame de solda adequados e usar arame de solda de arco curto e ângulo pequeno. Na prática, houve muitas experiências bem-sucedidas com diferentes tipos de defeitoscomo, por exemplo, usar uma corrente de soldagem baixa sempre que possível.
O arame de solda deve ter uma composição de liga mais alta do que o metal de base para complementar qualquer liga queimada durante a soldagem de reparo e manter a consistência na composição da solda.
Para peças fundidas com defeitos de trinca, devem ser feitos furos de parada de trinca em ambas as extremidades antes da soldagem de reparo. A peça deve ser pré-aquecida e soldada usando um método de soldagem à esquerda para observar a fusão da solda. O arame deve ser preenchido para formar uma poça de fusão totalmente úmida.
Quando o defeito é grande, uma fina camada de surfactante (surfactante ATIG) pode ser aplicada à posição de soldagem para aumentar a eficiência durante a soldagem TIG tradicional. O surfactante faz com que o arco de soldagem encolha ou que o fluxo de metal na poça de fusão mude, resultando em um aumento de penetração da solda.
Na soldagem AC TIG de liga de alumínio, uma camada de SiO2 O agente ativo pode ser aplicado à superfície da solda para alterar a penetração, reduzir o pré-aquecimento e facilitar o processo de soldagem.
(1) O alumínio é altamente propenso à oxidação no ar e durante a soldagem, formando óxido de alumínio (Al2O3), que tem um alto ponto de fusão e é muito estável, dificultando sua remoção. Isso dificulta a fusão e o derretimento do material de base. A película pesada de óxido não se destaca facilmente, levando a inclusões de escória, fusão incompleta e penetração insuficiente.
A película de óxido da superfície do alumínio e a grande quantidade de umidade adsorvida podem causar porosidade na solda. Antes da soldagem, deve-se fazer uma limpeza rigorosa da superfície usando métodos químicos ou mecânicos para remover essa película de óxido. A proteção deve ser reforçada durante o processo de soldagem para evitar a oxidação. Ao usar a soldagem com gás inerte de tungstênio, uma fonte de corrente alternada deve ser selecionada para remover a película de óxido por meio da "limpeza catódica".
Na soldagem a gás, deve ser usado um fluxo para remover a película de óxido. Na soldagem de chapas grossas, o calor de soldagem pode ser aumentado. Por exemplo, o calor do arco de hélio é alto, portanto, pode-se usar hélio ou proteção de gás misto de argônio e hélio, ou pode-se empregar uma soldagem a arco com proteção de gás de grande especificação. No caso de conexão positiva de corrente contínua, a "limpeza catódica" não é necessária.
(2) A condutividade térmica e a capacidade de calor específica do alumínio e das ligas de alumínio são mais de duas vezes superiores às do aço carbono e do aço de baixa liga. A condutividade térmica condutividade do alumínio é dezenas de vezes maior que o do aço inoxidável austenítico.
Durante o processo de soldagem, uma grande quantidade de calor pode ser rapidamente conduzida para o metal de base, portanto, ao soldar alumínio e ligas de alumínio, além da energia consumida na fusão da poça de metal, mais calor é desperdiçado em outras partes do metal. Esse desperdício de energia é mais significativo do que em soldagem de aço.
Para obter juntas soldadas de alta qualidade, fontes de energia com energia concentrada e alta potência devem ser usadas o máximo possível. Às vezes, o pré-aquecimento e outras medidas de processo também podem ser adotados.
(3) O coeficiente de expansão linear do alumínio e de suas ligas é aproximadamente o dobro do coeficiente do aço carbono e do aço de baixa liga. O alumínio sofre uma retração significativa de volume após a solidificação, o que leva a uma deformação e tensão consideráveis na solda, exigindo medidas para evitar a deformação da solda. Os poços de solda de alumínio são propensos a furos de retração, porosidade, rachaduras a quente e alta estresse interno durante a solidificação.
Na produção, o ajuste da composição do arame de solda e do processo de soldagem pode evitar a ocorrência de rachaduras quentes. O fio de solda de liga de alumínio e silício pode ser usado para soldar ligas de alumínio, exceto ligas de alumínio e magnésio, onde a resistência à corrosão é permitida. Nas ligas de alumínio e silício, a tendência de rachaduras a quente é maior quando o teor de silício é de 0,5%.
À medida que o teor de silício aumenta, a faixa de temperatura de cristalização da liga diminui, a fluidez melhora significativamente, a taxa de encolhimento diminui e a tendência de rachaduras a quente diminui de forma correspondente. Com base na experiência de produção, o craqueamento a quente não ocorre quando o teor de silício é de 5% a 6%. Portanto, o uso de hastes de SAlSi (com teor de silício entre 4,5% e 6%) para soldagem pode resultar em melhor resistência a trincas.
(4) O alumínio tem forte refletividade à luz e ao calor. Não há mudança de cor perceptível durante a transição sólido-líquido, o que dificulta a avaliação durante as operações de soldagem. O alumínio de alta temperatura tem baixa resistência, o que dificulta a sustentação da poça de solda e facilita a queima.
(5) O alumínio líquido e suas ligas podem dissolver uma grande quantidade de hidrogênio, enquanto o alumínio no estado sólido dificilmente dissolve algum. Durante a solidificação e o resfriamento rápido do banho de solda, o hidrogênio não tem tempo suficiente para escapar, levando facilmente à formação de poros de hidrogênio. A umidade na atmosfera da coluna de arco, os materiais de soldagem e a umidade adsorvida pela película de óxido da superfície do material de base são fontes críticas de hidrogênio no cordão de solda. Portanto, as fontes de hidrogênio devem ser rigorosamente controladas para evitar a formação de poros.
(6) Os elementos de liga tendem a evaporar e queimar, causando uma diminuição no desempenho do cordão de solda.
(7) Se o metal de base do material de base estiver deformado ou for submetido ao fortalecimento por envelhecimento em solução, o calor da soldagem poderá reduzir a resistência da zona afetada pelo calor.
A soldagem a arco TIG e MIG, que é conveniente e econômica, pode ser usada para soldar e reparar ligas de alumínio.
Quando a soldagem com feixe de alta energia e a soldagem por fricção são usadas na soldagem de ligas de alumínio, os problemas de queima do elemento de liga, amolecimento da junta e deformação da soldagem podem ser resolvidos com eficácia. A soldagem por fricção, em particular, é uma conexão de estado sólido que tem a vantagem adicional de ser ecologicamente correta.
Quando os métodos convencionais de soldagem de reparo são usados para reparar defeitos em peças fundidas de liga de alumínio, é importante prestar atenção à limpeza antes da soldagem, selecionar um enchimento de arame de solda adequado e seguir as especificações corretas do processo de soldagem. A soldagem de reparo AC TIG é normalmente preferida para evitar defeitos de soldagem.
Para aprimorar o reparo qualidade da soldagem de peças fundidas de liga de alumínio, métodos especiais de soldagem de reparo podem ser usados em combinação com a situação real, quando os defeitos da peça fundida são únicos e as condições permitem.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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