A soldagem de chapas de aço galvanizado apresenta desafios únicos, como rachaduras, porosidade e evaporação do zinco. Esses problemas surgem devido à interação do revestimento de zinco com o processo de soldagem, levando a possíveis defeitos. Este artigo explora estratégias eficazes para superar essas dificuldades, incluindo a preparação adequada da solda, a seleção do material e as técnicas de soldagem. Ao compreender e abordar esses fatores, os soldadores podem obter resultados de alta qualidade ao trabalhar com aço galvanizado. Continue lendo para conhecer as etapas essenciais para uma soldagem bem-sucedida de chapas de aço galvanizado e garantir soldas robustas e duráveis.
A soldagem de aço galvanizado apresenta desafios únicos devido ao seu revestimento protetor de zinco. As principais dificuldades encontradas durante o processo de soldagem a arco incluem:
Maior suscetibilidade a defeitos de solda:
Volatilização do revestimento de zinco:
Degradação e contaminação do revestimento:
Entre esses desafios, a fissuração da solda, a porosidade e a formação de escória são de extrema preocupação, pois afetam diretamente a integridade estrutural e o desempenho da junta soldada. Para atenuar esses problemas, os soldadores devem empregar técnicas especializadas, como o uso de metais de adição de bronze-silício, o aumento da ventilação e a otimização dos parâmetros de soldagem (por exemplo, menor aporte de calor, velocidades de deslocamento mais rápidas) para obter soldas de alta qualidade e, ao mesmo tempo, preservar as propriedades de proteção contra corrosão do revestimento galvanizado.
Durante o processo de soldagemO zinco fundido pode se acumular na superfície da poça de fusão ou na base da solda. O ponto de fusão mais baixo do zinco em comparação com o do ferro faz com que o ferro na poça de fusão se solidifique primeiro, permitindo que o zinco líquido penetre nele ao longo dos limites de grão do aço, levando a uma diminuição da resistência da ligação intercristalina.
Além disso, a formação de compostos metálicos frágeis, como Fe3Zn10 e FeZn10, entre o zinco e o ferro reduz ainda mais a plasticidade do metal de solda. Isso o torna propenso a rachaduras ao longo dos limites dos cristais devido à tensão residual da soldagem.
1) Fatores que afetam a sensibilidade à rachadura
① Espessura do revestimento de zinco: A espessura do revestimento de zinco no aço galvanizado afeta sua sensibilidade a rachaduras. Um revestimento fino de zinco resulta em menor sensibilidade a rachaduras, enquanto um revestimento mais espesso em aço galvanizado a quente leva a uma maior sensibilidade a rachaduras.
② Espessura da peça de trabalho: A espessura da peça de trabalho também influencia a sensibilidade à trinca, com peças mais espessas tendo maior tensão de restrição de soldagem e maior sensibilidade à trinca.
③ Folga da ranhura: Uma folga maior na ranhura aumenta a sensibilidade à rachadura.
④ Método de soldagem: Diferente métodos de soldagem também pode afetar a sensibilidade à rachadura. A soldagem manual a arco resulta em menor sensibilidade a trincas, enquanto o uso de gás CO2 para soldagem pode causar maior sensibilidade a trincas.
2) Métodos para evitar rachaduras
① Preparação para a soldagem: Antes de soldar, é necessário criar uma ranhura em forma de V, Y ou X no local de soldagem no chapa galvanizada. O revestimento de zinco pode ser removido próximo à ranhura usando oxiacetileno ou jato de areia. É importante não ter uma folga muito grande, com uma recomendação geral de 1,5 mm.
② Seleção de Materiais de soldagem: Para reduzir a probabilidade de rachaduras, é importante escolher materiais de soldagem com baixo teor de silício. Para a soldagem com proteção de gás, deve ser usado um arame de soldagem com baixo teor de silício. A soldagem manual pode ser realizada com um titânio ou um eletrodo de titânio e cálcio.
A camada de zinco próxima à ranhura pode sofrer oxidação (ZnO) e vaporização devido ao calor gerado durante a soldagem a arco, levando à emissão de fumaça branca e vapor. Isso pode facilmente resultar em porosidade na solda. Quanto maior for a corrente de soldagem, mais grave será a evaporação do zinco e maior será a probabilidade de porosidade.
A soldagem com eletrodos do tipo titânio e cálcio titânio tende a resultar em menos porosidade na faixa de corrente média. Por outro lado, tanto as correntes baixas quanto as altas durante a soldagem com eletrodos de soldagem do tipo celulose e de baixo hidrogênio podem causar porosidade.
É importante controlar o ângulo do eletrodo para que fique dentro da faixa de 30-70° para reduzir o risco de porosidade.
A camada de zinco próxima à poça de fusão durante a soldagem se oxida em ZnO e vaporiza devido ao calor do arco, criando uma quantidade significativa de poeira. O principal componente dessa poeira é o ZnO, que pode ter efeitos nocivos no sistema respiratório dos trabalhadores.
É importante garantir uma boa ventilação durante a soldagem para reduzir o risco para os trabalhadores.
Sob as mesmas especificações de soldagem, a soldagem com um eletrodo de óxido de titânio gera menos poeira em comparação com o uso de um eletrodo de soldagem com baixo teor de hidrogênio, que tende a produzir uma quantidade maior de poeira.
Ao usar uma corrente de soldagem baixa, o ZnO formado durante o processo de aquecimento pode ficar preso e se transformar em escória de ZnO. O ZnO é estável e tem um alto ponto de fusão de 1800°C. A presença de grandes blocos de escória de ZnO pode ter um impacto negativo significativo sobre a plasticidade da solda.
No entanto, quando se usa um eletrodo do tipo óxido de titânio, a distribuição de ZnO é pequena e uniforme, o que tem pouco efeito sobre a plasticidade e a resistência à tração da solda. Por outro lado, ao usar um eletrodo de celulose ou hidrogênio, o ZnO no cordão de solda é maior e mais abundante, resultando em um desempenho ruim da solda.
O aço galvanizado pode ser soldado por meio de várias técnicas, incluindo a soldagem manual por arco elétrico e a soldagem com eletrodo de fusão blindado a gás, soldagem a arco de argônioe soldagem por resistência.
1) Preparação da solda
Para reduzir a quantidade de poeira de soldagem e evitar a formação de rachaduras e porosidade na soldagem, é necessário preparar a inclinação adequada antes da soldagem e remover a camada de zinco próxima à ranhura. Essa remoção pode ser feita com chama ou jato de areia.
É importante controlar a folga da ranhura para que fique dentro da faixa de 1,5 a 2 mm e, para peças mais grossas, a folga pode ser aumentada para 2,5 a 3 mm.
2) Seleção do eletrodo
O princípio para selecionar um Vareta de solda é garantir que as propriedades mecânicas do metal de solda sejam as mais semelhantes possíveis às do material de base. Além disso, é importante controlar a quantidade de silício no eletrodo de soldagem para que fique abaixo de 0,2%.
Leitura relacionada: Como escolher a vareta de solda certa?
As juntas produzidas com eletrodos de soldagem do tipo ilmenita, óxido de titânio, celulose, titânio-cálcio e baixo hidrogênio podem apresentar resistência satisfatória. No entanto, os eletrodos de baixo hidrogênio e de celulose tendem a resultar em escória e porosidade nas soldas, por isso não são usados com frequência.
Para chapas de aço galvanizado de aço doce, são preferíveis as varetas de solda J421/J422 ou J423. Para chapas de aço galvanizado com nível de resistência acima de 500MPa, devem ser usadas as varetas de solda E5001 ou E5003. Para chapas de aço galvanizado com resistência acima de 600 MPa, as varetas de soldagem recomendadas são E6013, E5503 ou E5513.
Ao soldar, recomenda-se usar um arco curto e evitar balançar o arco para minimizar a expansão da zona de fusão da camada galvanizada, garantir a resistência à corrosão da peça de trabalho e reduzir a quantidade de fuligem gerada.
Soldagem com proteção de gás, como o CO2 soldagem com proteção gasosa ou uma mistura de Ar+CO2 ou Ar+O2, é recomendado para a soldagem de aço galvanizado. O tipo de gás de proteção usado pode ter um impacto significativo sobre o teor de Zn na solda. O uso de CO2 puro ou CO2+O2 resulta em um teor mais alto de Zn no cordão de solda, enquanto o uso de Ar+CO2 ou Ar+O2 resulta em um teor mais baixo de Zn. A corrente de soldagem tem um efeito mínimo sobre o teor de Zn na solda, com uma leve diminuição à medida que a corrente aumenta.
A soldagem com proteção de gás produz mais poeira de soldagem em comparação com a soldagem a arco manual, por isso é importante prestar atenção especial à exaustão. O tamanho e a composição da fuligem são influenciados principalmente pela corrente e pelo gás de proteção, sendo que uma corrente maior ou uma quantidade maior de CO2 ou O2 no gás gera mais fuligem. O conteúdo de ZnO na fuligem também aumenta, com um conteúdo máximo de cerca de 70%.
A profundidade de fusão do aço galvanizado é maior do que a do aço não galvanizado sob as mesmas especificações de soldagem. As juntas em T, as juntas sobrepostas e a soldagem para baixo são mais propensas à porosidade, e a velocidade de soldagem tem um impacto significativo, especialmente no caso do aço galvanizado. liga de aço. Na soldagem de várias linhas, as linhas de soldagem são mais sensíveis à porosidade do que as linhas anteriores.
A composição do gás de proteção tem pouco efeito sobre as propriedades mecânicas das juntas, e o CO2 puro é comumente usado para soldagem. Os parâmetros de soldagem para juntas de topo em forma de I, juntas sobrepostas e juntas em T de chapas de aço galvanizado usando soldagem com CO2 estão listados nas tabelas 1-3.
Tabela 1 Parâmetros de especificação para soldagem com CO2 de galvanizado em forma de I chapa de aço junta de topo
| Espessura/mm | Lacuna/mm | Posição de soldagem | Velocidade de alimentação do fio/mm*s-1 | Tensão de arco/V | Corrente de soldagem/A | Velocidade de soldagem/mm*s-1 | Observação |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.6 | 0 | Soldagem plana | 59.2～80.4 | 17～20 | 70～90 | 5.1～7.2 | Arame de solda ER705-3 Dia. 0,9 mm Extensão seca de 6,4 mm |
| Soldagem vertical para baixo | 82.5 | 17 | 90 | 5.9 | |||
| Soldagem horizontal | 50.8 | 18 | 100 | 8.5 | |||
| Soldagem suspensa | 50.8～55 | 18～19 | 100～110 | - | |||
| 3.2 | 0.8～1.5 | Soldagem plana | 71.9 | 20 | 135 | 5.5 | |
| Soldagem vertical | 71.9 | 20 | 135 | 7.6 | |||
| Soldagem horizontal | 71.9 | 20 | 135 | 6.8 | |||
| Soldagem suspensa | 71.9 | 20 | 135 | 5.5 |
Tabela 2 Parâmetros de especificação para soldagem com CO2 da junta sobreposta da placa de aço galvanizado
| Espessura/mm | Posição de soldagem | Velocidade de alimentação do fio/mm*s-1 | Tensão de arco/V | Corrente de soldagem/A | Velocidade de soldagem/mm*s-1 | Observação |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.6 | Soldagem plana | 50.8 | 19 | 110 | 5.1～6.8 | Arame de soldaER705-3 Dia. 0,9 mm Extensão seca6,4 mm |
| Soldagem horizontal | 50.8 | 19～20 | 100～110 | 5.5～6.8 | ||
| Soldagem suspensa | 50.8 | 19～20 | 100～110 | 4.2～5.1 | ||
| Soldagem vertical | 50.8 | 18 | 100 | 5.5～6.8 | ||
| 3.2 | Soldagem plana | 67.2 | 19 | 135 | 3.8～4.2 | |
| Soldagem horizontal | 67.2 | 19 | 135 | 3.8～4.2 | ||
| Soldagem vertical para baixo | 67.7 | 19 | 135 | 5.1 | ||
| Soldagem suspensa | 59.2 | 19 | 135 | 3.4～3.8 |
Tabela 3 Parâmetros de especificação para soldagem com CO2 da junta de topo da placa de aço galvanizado em forma de T (junta angular)
| Espessura/mm | Posição de soldagem | Velocidade de alimentação do fio/mm*s-1 | Tensão de arco/V | Corrente de soldagem/A | Velocidade de soldagem/mm*s-1 | Observação |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.6 | Soldagem plana | 50.8～55 | 18 | 100～110 | - | Arame de soldaER705-3 Dia. 0,9 mm Extensão seca6,4 mm |
| Soldagem vertical | 55～65.6 | 19 | 110～120 | - | ||
| Soldagem suspensa | 55 | 19～20 | 110 | 5.9 | ||
| Soldagem horizontal | 59.2 | 20 | 120 | 5.1 | ||
| 3.2 | Soldagem plana | 71.9 | 20 | 135 | 4.7 | |
| Soldagem vertical | 71.9 | 20 | 135 | 5.9 | ||
| Soldagem horizontal | 71.9 | 20 | 135 | 4.2 | ||
| Soldagem suspensa | 71.9 | 20 | 135 | 5.1 |
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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