Imagine que você está em uma oficina, cercado pelo chiado e pela faísca de tochas de soldagem. Você já se perguntou o que torna um método de soldagem diferente do outro? Este artigo o leva a uma jornada por dez técnicas essenciais de soldagem, desde a soldagem a arco com eletrodo até a soldagem por fricção. Você descobrirá como cada método funciona, suas aplicações exclusivas e as vantagens que oferece. Não importa se você é um soldador experiente ou um novato curioso, este guia fornece insights valiosos para aprimorar sua compreensão dos processos de soldagem. Mergulhe de cabeça e amplie seus conhecimentos sobre soldagem!
O arco é um fenômeno de descarga de gás persistente e intenso que ocorre entre dois condutores carregados.
Formação de arcos
(1) Curto-circuito entre Haste de solda e peça de trabalho
No caso de um curto-circuito, os pontos de contato individuais com alta 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 alta, o que resulta em:
① Um pequeno número de elétrons escapando
② Os pontos de contato individuais sendo aquecidos, derretidos e até mesmo evaporados e vaporizados
③ A presença de muitos vapores metálicos com baixo potencial de ionização.
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(2) Levantamento da vareta de solda a uma distância adequada
Sob a influência da excitação térmica e de um forte campo elétrico, o eletrodo negativo emite elétrons e se move em alta velocidade, colidindo com moléculas e átomos neutros, excitando-os ou ionizando-os. Isso resulta em:
Estrutura do arco e distribuição de temperatura
O arco consiste em três partes: a área do cátodo (geralmente um ponto branco brilhante na extremidade do eletrodo), a área do ânodo (uma área fina e brilhante no banho correspondente à extremidade do eletrodo na peça de trabalho) e a área da coluna do arco (o espaço de ar entre os dois eletrodos).
Condições para a combustão estável do arco
(1) Fonte de alimentação adequada
Deve haver uma fonte de alimentação que atenda aos requisitos elétricos do arco de soldagem.
a) Se a corrente for muito baixa, a ionização do gás entre os espaços de ar é insuficiente, a resistência do arco é alta e é necessária uma tensão de arco mais alta 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 além de um determinado ponto, a fim de manter a força necessária do campo elétrico e garantir a emissão de elétrons e a energia cinética das partículas carregadas.
(2) Seleção e limpeza adequadas do eletrodo
É importante usar eletrodos limpos com o revestimento adequado.
(3) Prevenção de sopro parcial
Devem ser tomadas medidas para evitar o sopro parcial.
(4) Polaridade do eletrodo
Na soldagem, ao usar uma máquina de solda CC, há dois métodos: conexão positiva e conexão reversa.
CA Equipamento de soldagem a arco
O equipamento de soldagem a arco CA é amplamente utilizado e a polaridade do eletrodo muda com frequência, portanto, não há problema com a polaridade.
A peça de trabalho é conectada ao polo positivo da fonte de alimentação e o eletrodo é conectado ao polo negativo. Esse é o método de conexão normal usado para operações gerais de soldagem.
A peça de trabalho é conectada ao polo negativo da fonte de alimentação e o eletrodo é conectado ao polo positivo. Esse método é geralmente usado para soldar chapas finas para evitar queimaduras.
1). Processo de soldagem
2). Características de aquecimento da soldagem a arco com haste de solda
Composição da vareta de soldagem para soldagem manual a arco
A haste de soldagem para soldagem a arco manual é composta por um núcleo de soldagem e um revestimento.
① Como eletrodo para soldagem a arco, ele conduz eletricidade com a peça de trabalho para formar um arco.
② Durante o processo de soldagem, ele derrete continuamente e é transferido para a poça de fusão em movimento, onde se cristaliza com o metal base derretido para formar uma solda.
① Papel do revestimento
O revestimento oferece proteção eficaz para a poça de fusão e a junta de escória, desoxidiza e dessulfura o metal fundido na poça e infiltra a liga no metal fundido da poça para melhorar as propriedades mecânicas da solda. Ele também estabiliza o arco para melhorar o processo de soldagem.
② Composição do revestimento
Tipos de varetas de soldagem
As varetas de soldagem são divididas em dez categorias:
Seleção Princípio da soldagem Vara
Ao selecionar uma vareta de solda, os seguintes princípios devem ser considerados:
Mudança e distribuição de temperatura na soldagem
A temperatura do metal no zona de solda começa a aumentar e atinge um estado estável e, em seguida, diminui gradualmente até a temperatura ambiente.
Alterações na microestrutura e nas propriedades de Juntas soldadas (Usando aço com baixo teor de carbono como exemplo)
Principais defeitos de juntas soldadas
Blowholes são buracos formados quando as bolhas na piscina fundida não escapam durante a solidificação.
Medidas de prevenção:
a) Seque a vareta de solda e limpe completamente a superfície de soldagem e a área ao redor da peça de trabalho.
b) Use uma corrente de soldagem adequada e opere corretamente.
A inclusão de escória é a escória que permanece na solda após a soldagem.
Precauções:
a) Limpe cuidadosamente a superfície de soldagem.
b) Remova completamente a escória entre as camadas durante a soldagem de várias camadas.
c) Diminuir a taxa de cristalização da poça de fusão.
a) Crack quente
A trinca a quente é uma trinca na junta soldada que se forma quando o metal esfria perto do solidus durante a soldagem.
Medidas preventivas:
Reduzir a rigidez estrutural, pré-aquecimento antes da soldagemReduza o teor de liga, escolha eletrodos com baixo teor de hidrogênio e boa resistência a rachaduras etc.
b) Cold Crack
A trinca a frio é uma trinca na junta soldada que ocorre quando ela esfria a uma temperatura mais baixa.
Precauções:
a) Use um eletrodo de baixo hidrogênio, seque e remova o óleo e a ferrugem da superfície da peça de trabalho.
b) Pré-aquecimento antes da soldagem e tratamento térmico após a soldagem.
A penetração incompleta é um fenômeno em que a raiz da junta soldada não é totalmente penetrada.
Causas:
Ângulo ou espaço do sulco muito pequeno, borda romba muito grossa, sulco sujo, eletrodo muito grosso, muito rápido velocidade de soldagemA corrente de soldagem deve ser muito baixa e a operação deve ser inadequada.
A fusão incompleta é um fenômeno em que a fusão entre a solda e o metal de base não é completa.
Causas:
Ranhura não limpa, diâmetro excessivo do eletrodo e operação inadequada.
Undercut é uma ranhura ou depressão ao longo da parte do metal de base do dedo do pé da solda.
Causas:
Corrente de soldagem excessiva, arco muito longo, ângulo inadequado do eletrodo, etc.
Causas de estresse e deformação na soldagem
O aquecimento local durante a soldagem é a principal causa da tensão e da deformação da soldagem.
Formas básicas de deformação de soldagem
Medidas de processo para prevenir e reduzir a deformação da soldagem
Medidas de processo para reduzir o estresse da soldagem
O processo de soldagem em que o arco queima sob uma camada de fluxo, é conhecida como soldagem por arco submerso (SAW).
A SAW é caracterizada pela montagem automática para o ataque do arco e a alimentação do eletrodo, por isso também é chamada de soldagem automática por arco submerso (SAAW).
A soldagem por arco submerso (SAW) oferece vários benefícios, incluindo:
No entanto, a SAW não é adequada para todos os tipos de soldagem. Ela é mais adequada para a soldagem de costuras planas, longas e retas e soldas circunferenciais de grande diâmetro. Para soldas curtas, soldas em ziguezague, posições estreitas e soldas finas, o SAW é mais adequado. soldagem de chapasSe o SAW não fornecer os resultados desejados, o SAW pode não fornecer os resultados desejados.
Soldagem com proteção gasosa que utiliza argônio como gás de proteção é conhecida como soldagem com gás inerte de tungstênio (TIG) ou soldagem com arco de argônio.
O argônio, por ser um gás inerte, protege o eletrodo e o metal fundido dos efeitos nocivos do ar.
Com base no tipo de eletrodo usado, Soldagem a arco de argônio podem ser categorizados em dois tipos:
Soldagem a arco de argônio com eletrodo sem fusão
A soldagem a arco de argônio com eletrodo não fundido é um tipo de soldagem a arco de argônio em que o eletrodo é usado apenas para gerar um arco elétrico e emitir elétrons. O metal de enchimento é adicionado separadamente.
Os eletrodos comuns usados nesse processo são os eletrodos de tungstênio dopados com óxido de tório ou óxido de cério. Esses eletrodos têm alta capacidade de emissão térmica de elétrons, um alto ponto de fusão e um alto ponto de ebulição (3700K e 5800K, respectivamente).
Soldagem MIG
A soldagem com gás inerte de tungstênio (TIG) é conhecida por sua baixa corrente e penetração superficial. Apesar disso, ela é frequentemente usada para soldar ligas de espessura média a alta, como titânioalumínio, cobre e outros. Isso se deve à sua capacidade de atingir altos níveis de produtividade.
A seguir estão as principais características da soldagem a arco de argônio (Argon Arc Welding)Soldagem TIG):
Soldagem com proteção gasosa que usa dióxido de carbono (CO2) como gás de proteção é chamada de soldagem a arco de metal a gás (GMAW) ou soldagem com gás inerte metálico (MIG).
O principal objetivo do uso do CO2 como gás de proteção é isolar a área de soldagem do ar e evitar os efeitos nocivos do nitrogênio no metal fundido. Isso ajuda a manter a integridade da solda e a produzir resultados de alta qualidade.
Durante a soldagem:
2CO2=2CO+O2 CO2=C+O2
Portanto, a soldagem é realizada em CO2, CO e O2 atmosfera de oxidação.
Características da soldagem com proteção de gás de dióxido de carbono:
A soldagem por escória elétrica (ESW) é uma técnica de soldagem que utiliza o calor gerado pela resistência de uma corrente elétrica que passa por uma escória líquida para produzir uma solda.
Normalmente, um arco de soldagem é um arco livre, o que significa que apenas uma parte do gás na área do arco é ionizada e a temperatura não é alta o suficiente.
No entanto, quando o arco livre é comprimido em um arco com alta densidade de energia, o gás na coluna do arco fica totalmente ionizado e se transforma em plasma, um quarto estado da matéria que consiste em íons positivos e negativos.
Os arcos de plasma têm altas temperaturas (variando de 15.000 a 30.000K), altas densidades de energia (até 480 kW/cm)2) e fluxos de plasma em movimento rápido (várias vezes a velocidade do som).
Há três efeitos de compressão em Arco de plasma Soldagem:
Esses três efeitos de compressão resultam em um arco de plasma com um diâmetro de apenas cerca de 3 mm, mas com densidade de energia, temperatura e velocidade do ar muito melhores.
A seguir estão as principais características de Soldagem a arco plasma:
A soldagem por feixe de elétrons a vácuo (VEBW) é um processo de soldagem em que um feixe de elétrons direcional e de alta velocidade é direcionado para a peça de trabalho, convertendo sua energia cinética em energia térmica e derretendo a peça de trabalho para formar uma solda.
A seguir estão as principais características da soldagem por feixe de elétrons a vácuo (VEBW):
Soldagem a laser é um processo de soldagem que usa um feixe de laser focalizado para fornecer calor à solda.
A seguir estão as principais características da soldagem a laser:
Soldagem por resistência é um processo de soldagem em que a pressão é aplicada por meio de eletrodos depois que as peças de trabalho são combinadas. O calor de resistência gerado pela corrente que passa pela superfície de contato da junta e pela área ao redor é usado para soldar as peças de trabalho.
Há vários tipos de soldagem por resistência, incluindo soldagem por pontossoldagem por costura e soldagem de topo. Cada um desses métodos tem características exclusivas e é usado para fins específicos. aplicações de soldagem.
A soldagem a ponto é uma técnica de soldagem por resistência em que as peças de trabalho são unidas em uma junta sobreposta e colocadas entre dois eletrodos. O calor de resistência gerado pela corrente que passa pela superfície de contato da junta e pela área ao redor derrete o metal de base para formar um ponto de solda.
Esse método é usado principalmente para chapas de solda e envolve três etapas: pré-carregamento para garantir um bom contato das peças de trabalho, ligar a energia para formar uma pepita e um anel de plástico na solda e quebrar o ponto de forjamento, o que permite que a pepita resfrie e cristalize sob a ação contínua da pressão, resultando em uma junta soldada com uma estrutura densa e sem cavidade ou rachadura de contração.
A soldagem por costura é um tipo de soldagem por resistência em que a peça de trabalho é disposta em uma junta sobreposta ou de topo e posicionada entre dois eletrodos de rolos. Os rolos aplicam pressão à peça de trabalho à medida que giram, e a energia é aplicada de forma contínua ou intermitente para formar uma solda contínua. Esse método de soldagem é comumente usado para estruturas que exigem soldas regulares e têm requisitos de vedação, com espessuras de chapa normalmente inferiores a 3 mm.
Solda de topo é um processo de soldagem por resistência que une duas peças de trabalho ao longo de toda a superfície de contato.
Solda de topo por resistência
A soldagem de topo por resistência é um processo no qual duas peças de trabalho são unidas de ponta a ponta em uma junta de topo e, em seguida, são aquecidas até um estado plástico por calor de resistência. Em seguida, é aplicada pressão para concluir o processo de soldagem. Esse método é normalmente usado para soldar peças de trabalho com formas simples, pequenos diâmetros ou comprimentos inferiores a 20 mm e requisitos de baixa resistência.
Soldagem de topo com flash
A soldagem de topo com flash é um processo em que duas peças de trabalho são montadas em uma junta de topo e conectadas a uma fonte de alimentação. As faces das extremidades das peças de trabalho são gradualmente colocadas em contato e aquecidas com calor de resistência até atingirem uma temperatura predefinida dentro de uma determinada faixa de profundidade. Isso resulta na geração de um flash, que derrete o metal da extremidade. Em seguida, a energia é cortada e uma força de revolvimento é aplicada rapidamente para concluir a soldagem.
A qualidade da junta da solda de topo com flash é superior à da solda por resistência e as propriedades mecânicas da solda são iguais às do metal de base. Não há necessidade de limpar a superfície pré-soldada da junta antes da soldagem.
A soldagem de topo com flash é comumente usada para soldar peças importantes e pode ser usada para soldar metais semelhantes e diferentes, bem como fios de metal com espessura de até 0,01 mm e barras e perfis de metal com espessura de até 20.000 mm.
A soldagem por fricção é uma soldagem por pressão processo que utiliza o calor gerado pelo atrito entre as superfícies das peças de trabalho para levar a face da extremidade a um estado termoplástico e, em seguida, é rapidamente revolvida para concluir a soldagem.
Principais características de Soldagem por fricção:
Superfícies limpas: O atrito gerado durante o processo de soldagem limpa a película de óxido e as impurezas na superfície de contato das peças de trabalho, resultando em uma estrutura densa e sem defeitos na junta soldada.
Compatibilidade com Metais diferentes: A soldagem por fricção pode ser usada para soldar tanto o mesmo metal quanto metais diferentes, o que a torna adequada para uma ampla gama de aplicações de soldagem.
Alta produtividade: A soldagem por fricção é conhecida por sua alta produtividade, o que a torna 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 macia.
Brasagem
A brasagem com um ponto de fusão de solda superior a 450°C é conhecida como brasagem dura. Os metais de enchimento usados na brasagem dura incluem ligas à base de cobre, à base de prata, à base de alumínio e outras ligas. Os fluxos comumente usados incluem bórax, ácido bórico, fluoreto, cloreto, entre outros. Os métodos de aquecimento para brasagem dura incluem aquecimento por chama, aquecimento por banho de sal, aquecimento por resistência e aquecimento por indução de alta frequência. A resistência da junta brasada pode chegar a 490 MPa, o que a torna adequada para peças de trabalho que sofrem alta tensão e são expostas a altas temperaturas de trabalho.
Solda
A brasagem com um ponto de fusão de solda abaixo de 450°C é conhecida como brasagem suave. As ligas de estanho-chumbo são comumente usadas como soldas macias. Soluções de resina e cloreto de amônio são normalmente usadas como fluxos, e o ferro de solda e outros métodos de aquecimento por chama são normalmente usados para aquecimento.
A seguir estão as principais características da brasagem:
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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