O que torna a soldagem de latão um desafio tão grande e como esses obstáculos podem ser superados? Neste artigo, exploramos o intrincado mundo da soldagem de latão, detalhando os métodos, as técnicas e os parâmetros essenciais para a criação de juntas bem-sucedidas. Você aprenderá sobre os problemas comuns, como a evaporação do zinco, e como combatê-los usando fios e processos de soldagem específicos. Ao final, você entenderá as etapas práticas necessárias para obter soldas de latão fortes e duráveis.
O latão, uma liga de cobre e zinco, apresenta desafios únicos na soldagem devido ao baixo ponto de ebulição do zinco (907°C). Essa característica é a principal preocupação na soldagem de latão, pois afeta significativamente o processo e a qualidade final da solda.
Durante a soldagem a arco com hastes de enchimento de latão, o ambiente de alta temperatura pode causar taxas de evaporação de zinco de até 40%. Essa perda substancial de zinco leva a efeitos prejudiciais na junta soldada, incluindo:
O zinco evaporado oxida rapidamente no ar, formando óxido de zinco (ZnO), que se manifesta como fumaça branca. Esse fenômeno não apenas complica a operação de soldagem, mas também apresenta sérios riscos à saúde dos soldadores, exigindo sistemas de ventilação robustos e equipamentos de proteção individual (EPI).
A baixa soldabilidade do latão pode resultar em vários defeitos:
Para atenuar esses problemas, várias estratégias podem ser empregadas:
Ao implementar essas técnicas e manter um controle rigoroso dos parâmetros de soldagem, é possível obter soldas de latão de alta qualidade e, ao mesmo tempo, minimizar os desafios inerentes a essa liga.
Os métodos de soldagem comumente usados para latão na produção são a soldagem a arco de bastão e a soldagem a arco de argônioe seus principais pontos de processo são os seguintes:
(1) Soldagem a arco com bastão: Latão Vareta de solda com fio de núcleo de bronze, como ECuSn-B (T227), ECuAl-C (T237). O fio com núcleo de cobre puro, como o ECu (T107), pode ser usado para peças fundidas de latão que não exigem altos requisitos de soldagem.
A fonte de alimentação deve ser uma conexão DC positiva, e o ângulo da ranhura em forma de V não deve ser inferior a 60°-70°.
Quando a espessura da placa for superior a 14 mm, a superfície da solda deve ser cuidadosamente limpa antes da soldagem para remover todas as impurezas de óleo que gerarão gás hidrogênio.
Curto soldagem a arco deve ser usado durante a operação, e a vareta de solda não deve ser balançada horizontal ou longitudinalmente, movendo-se apenas ao longo da linha reta da solda. A velocidade de soldagem deve ser rápido, não inferior a 0,2-0,3 m/min.
Na soldagem de várias camadas, a película de óxido e a escória entre as camadas devem ser removidas. O líquido de cobre do latão tem alta fluidez, portanto, a poça de fusão deve estar em uma posição horizontal. Se a poça de fusão precisar ser inclinada, o ângulo de inclinação não deve ser maior que 15°.
(2) Soldagem a arco de argônio: O arame de solda de latão-estanho HSCuZ-1 (HS221), o arame de solda de latão-ferro HSCuZn-2 (HS222) e o arame de solda de latão-silício HSCuZn-4 (HS224) são usados na soldagem manual a arco de argônio com tungstênio.
Esses arames de soldagem contêm alto teor de zinco e produzem muita fumaça durante a soldagem. O arame de solda de bronze, como o HSCuSi (HS211) e o HSCuSn (HS212), também pode ser usado.
Os parâmetros de soldagem para a soldagem manual de latão com arco de tungstênio e argônio são mostrados na tabela.
| Ciência dos materiais | Espessura da placa/mm | Forma da ranhura | Diâmetro do eletrodo de tungstênio/mm | Tipo e polaridade da fonte de alimentação | Corrente de soldagem/ | Vazão de gás argônio A/(L/min) | Temperatura de pré-aquecimento/℃ |
| Latão comum | 1.2 | Rescisão | 3.2 | Conexão direta DC | 185 | 7 | Sem pré-aquecimento |
| Latão estanhado | 2 | Em forma de V | 3.2 | Conexão direta DC | 180 | 7 | Sem pré-aquecimento |
Devido à evaporação do zinco, que destrói o efeito protetor do gás argônio, uma abertura maior do bocal e uma taxa de fluxo de gás argônio devem ser selecionadas ao soldar latão.
Em geral, o pré-aquecimento não é necessário antes da soldagem, exceto para juntas com espessura superior a 10 mm e juntas com uma diferença significativa de espessura entre as bordas de soldagem, caso em que apenas a parte mais espessa da borda da solda precisa ser pré-aquecida.
A fonte de alimentação pode usar conexão positiva CC ou CA. Ao usar uma fonte de alimentação CA para soldagem, a quantidade de evaporação de zinco é relativamente pequena.
Uma corrente de soldagem maior e uma velocidade de soldagem mais rápida devem ser usadas para parâmetros de soldagem.
Os parâmetros de soldagem para soldar placas de latão de 16 a 20 mm de espessura são: corrente de soldagem de 260 a 300 A, diâmetro do eletrodo de tungstênio de 5 mm, diâmetro do fio de soldagem de 3,5 a 4,0 mm, abertura do bocal de 14 a 16 mm e taxa de fluxo de gás argônio de 20 a 25 L/min.
Para reduzir a evaporação do zinco, o fio de enchimento pode ser "curto-circuitado" com a peça de trabalho durante a operação, e o arco pode ser iniciado e mantido no fio de enchimento o máximo possível, evitando o contato direto do arco com o metal de base. O metal de base é aquecido e derretido principalmente pela transferência de calor do metal fundido da piscina.
Durante a soldagem, a soldagem de camada única deve ser realizada o máximo possível. Para juntas com espessura inferior a 5 mm, é melhor soldá-las em um único passe.
Após a soldagem, a solda deve ser aquecida a 300-400°C para recozimento, a fim de eliminar a tensão da solda e evitar que o componente de latão rache durante o uso.
O latão é uma liga de cobre e zinco. Como o zinco tem um ponto de ebulição mais baixo, de apenas 907°C, ele é propenso a evaporar durante o processo de soldagem, o que representa um desafio significativo na soldagem de latão.
Sob as altas temperaturas de soldagem, até 40% de zinco podem evaporar durante a soldagem a arco.
Essa evaporação substancial do zinco leva a uma diminuição das propriedades mecânicas e de resistência à corrosão da junta de solda, aumentando também sua suscetibilidade à corrosão sob tensão.
O zinco evaporado é imediatamente oxidado em óxido de zinco no ar, formando uma fumaça branca que complica a operação e afeta a saúde do soldador.
Portanto, é essencial reforçar a ventilação e outras medidas de proteção nos locais onde o latão é soldado. A baixa soldabilidade do latão pode levar a problemas como porosidade, rachaduras, evaporação e oxidação do zinco durante a soldagem.
Para resolver esses problemas, o arame de solda contendo silício é frequentemente usado porque o silício forma uma camada densa de sílica na superfície da poça de fusão, inibindo a evaporação e a oxidação do zinco e evitando a entrada de hidrogênio.
Após a soldagem, um tratamento de recozimento a 470-560°C pode ser usado para aliviar a tensão e evitar a "autocracking".
Na produção, os métodos comuns de soldagem de latão incluem a soldagem a arco com bastão e a soldagem a arco com argônio. Os pontos essenciais desses processos são os seguintes:
(1) Soldagem por arco de bastão
O eletrodo usado é um eletrodo com núcleo de bronze, como ECuSn-B (T227), ECuAl-C (T237). Para peças fundidas de latão que não exigem soldagem de alta qualidade, pode ser usado um eletrodo com núcleo de cobre puro, como o ECu (T107).
A fonte de alimentação usa corrente contínua com o eletrodo conectado ao terminal positivo, e o ângulo da ranhura em forma de V não deve ser inferior a 60°-70°.
Para placas com espessura superior a 14 mm, a superfície das peças de soldagem deve ser cuidadosamente limpa antes da soldagem para remover todas as impurezas de óleo que possam produzir gás hidrogênio.
Durante a operação, deve-se usar soldagem de arco curto e o eletrodo não deve ser movido de um lado para o outro ou para frente e para trás, mas apenas em uma linha reta ao longo da solda.
A velocidade de soldagem deve ser rápida, não inferior a 0,2-0,3 m/min. Na soldagem de várias camadas, a película de óxido e a escória entre as camadas devem ser cuidadosamente limpas.
O latão tem alta fluidez, portanto, o ideal é que o banho de solda esteja em uma posição horizontal. Se for necessário inclinar o banho, o ângulo não deve exceder 15°.
(2) Soldagem a arco de argônio
Durante a soldagem a arco de argônio com eletrodo de tungstênio manual, o arame de soldagem usado é de latão-estanho HSCuZ-1 (HS221), latão-ferro HSCuZn-2 (HS222), latão-silício HSCuZn-4 (HS224).
Esses arames contêm uma grande quantidade de zinco, o que resulta em uma grande quantidade de fumaça durante a soldagem. O fio de solda de bronze HSCuSi (HS211), HSCuSn (HS212) também pode ser usado.
Os parâmetros de soldagem para a soldagem manual de latão com eletrodo de tungstênio e arco de argônio estão listados na tabela.
| Material | Latão comum | Latão estanhado |
| Espessura/mm | 1.2 | 2 |
| Tipo de ranhura | Junta de topo | Ranhura em V |
| Diâmetro do eletrodo de tungstênio/mm | 3.2 | 3.2 |
| Tipo e polaridade da fonte de alimentação | DCEN | DCEN |
| Corrente de soldagem/A | 185 | 180 |
| Taxa de fluxo de gás argônio/(L/min) | 7 | 7 |
| Temperatura de pré-aquecimento/℃ | Sem pré-aquecimento | Sem pré-aquecimento |
Como a evaporação do zinco interrompe o efeito protetor do gás argônio, um diâmetro maior do bocal e um fluxo maior de gás argônio devem ser usados ao soldar latão.
O pré-aquecimento geralmente não é necessário, exceto quando juntas de solda com espessuras superiores a 10 mm e juntas com espessuras de borda significativamente diferentes. No último caso, apenas a borda mais grossa da peça de trabalho precisa ser pré-aquecida.
A corrente contínua com o eletrodo conectado ao terminal positivo ou a corrente alternada pode ser usada como fonte de alimentação. Ao soldar com corrente alternada, a quantidade de evaporação do zinco é menor.
Os parâmetros de soldagem devem empregar uma corrente de soldagem maior e uma velocidade de soldagem mais rápida.
Os parâmetros de soldagem para placas de latão com 16-20 mm de espessura são: corrente de soldagem 260-300A, diâmetro do eletrodo de tungstênio 5 mm, diâmetro do fio 3,5-4,0 mm, diâmetro do bocal 14-16 mm, fluxo de gás argônio 20-25 L/min.
Para reduzir a evaporação do zinco, o arame de enchimento pode ser "curto-circuitado" com a peça de trabalho durante a operação, iniciando e mantendo o arco no arame de enchimento para evitar que o arco afete diretamente o material de base, que é aquecido e derretido principalmente pelo calor transferido do metal no banho de solda. Ao soldar, a soldagem de camada única deve ser realizada o máximo possível, e o ideal é que as juntas com espessura inferior a 5 mm sejam soldadas de uma só vez.
Após a soldagem, a peça de trabalho deve ser aquecida a 300-400°C para recozimento, a fim de eliminar a tensão da soldagem e evitar que o componente de latão rache durante o uso.
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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