Por que a soldagem a arco de argônio às vezes produz poros e como podemos corrigi-los? A porosidade da soldagem, geralmente causada por impurezas, fluxo de gás inadequado ou técnica incorreta, pode enfraquecer as soldas e levar a falhas. Este artigo analisa os principais motivos da porosidade na soldagem a arco de argônio e oferece soluções práticas para evitá-la, garantindo soldas mais fortes e confiáveis. Saiba como identificar e eliminar esses problemas para melhorar a qualidade e a durabilidade da soldagem.
A soldagem a arco de argônio é um método de soldagem a arco elétrico com gás inerte "argônio" como gás de proteção.
O argônio é pulverizado pelo bocal para formar uma camada protetora de gás inerte na área de soldagem para isolar a invasão de ar, de modo a proteger o arco e a poça de fusão.
Esse método de soldagem tem muitas vantagens:
Portanto, ele tem sido amplamente utilizado na produção prática.
No entanto, devido à fraca resistência ao vento do soldagem a arco de argônioO sistema é particularmente sensível à ferrugem, à água e ao óleo, e tem requisitos rigorosos quanto à pureza do gás, à limpeza das ranhuras e ao processo de soldagem, o que facilita a formação de poros.
Combinado com a prática de produção, este post analisa o problema da porosidade no argônio soldagem a arco e apresenta alguns métodos de tratamento e precauções.
Os poros de gás são cavidades formadas em cordões de solda quando as bolhas de gás na poça de fusão não conseguem escapar durante a solidificação, um defeito de soldagem comum e importante na soldagem a arco de argônio TIG. Suas formas podem ser esféricas, ovais, espirais ou semelhantes a vermes.
Os que estão dentro da costura de soldagem são chamados de poros internos de gás, enquanto os expostos na superfície da costura são poros externos de gás. O tamanho dos poros de gás varia; eles podem existir individualmente, agrupados ou distribuídos continuamente ao longo da costura.
Os poros de gás, por serem defeitos volumétricos, afetam significativamente o desempenho do cordão de solda. Eles reduzem principalmente a capacidade de suporte de carga da costura. Isso ocorre porque os poros de gás ocupam um determinado volume do cordão de solda, reduzindo a área efetiva da seção transversal de trabalho e, consequentemente, o desempenho mecânico do cordão.
Isso diminui particularmente a plasticidade da costura, bem como sua resistência à flexão e ao impacto. Se os poros de gás penetrarem na superfície da costura de solda, especialmente se penetrarem na superfície em contato com o meio, o meio existirá dentro das cavidades.
Quando o meio é corrosivo, ocorre corrosão concentrada, fazendo com que as cavidades se tornem mais profundas e maiores até que ocorra a penetração e o vazamento da corrosão. Isso compromete a integridade do cordão de solda e, em casos graves, pode levar à destruição de toda a estrutura metálica.
Portanto, a prevenção de poros de gás na costura de solda e a garantia da qualidade da soldagem deve receber muita atenção.
Durante todo o processo de soldagem, os arredores da poça de fusão são preenchidos com gases complexos, principalmente do ar circundante e das impurezas da peça de trabalho, como ferrugem, tinta e graxa, que produzem gás quando aquecidos.
Todos eles interagem continuamente com a poça de metal fundido. Alguns gases entram na poça de fusão por meio de reações químicas ou dissolução, fazendo com que o metal líquido na poça de fusão absorva quantidades significativas de gás. Se esses gases forem expelidos rapidamente, mesmo que a poça de fusão se cristalize rapidamente, os poros de gás não se formarão.
No entanto, se os gases se formarem durante o processo de cristalização da poça de fusão e o processo de cristalização for muito rápido para que os gases escapem, eles permanecerão no cordão de solda e formarão poros de gás.
A formação de poros de gás em cordões de solda TIG geralmente é o resultado da ação combinada de vários gases, com H2 e N2 desempenhando os papéis principais. A análise detalhada é a seguinte:
Efeitos do H2:
H2 no zona de soldagem vem de várias fontes. Algumas composições, a água cristalina e as impurezas na superfície da peça de trabalho contêm componentes de hidrogênio. Além disso, o processo de fundição do aço também contém hidrogênio.
Sob as altas temperaturas do arco elétrico, esses componentes formam bolhas que se dissipam rapidamente para o exterior. Se o H2 não pode flutuar durante o processo de resfriamento da costura de solda, formando poros de gás.
Efeitos do N2:
N2 provém principalmente do ar. A porcentagem em peso de N2 em metais básicos e fios de solda não é muito alto, e existe no aço e em outras ligas de ferro como soluções sólidas de óxido e outras formas.
A solubilidade do N2 no aço varia drasticamente com a temperatura, e o N2 precipitado forma bolhas que são expelidas da poça de fusão. As bolhas que não podem ser expelidas a tempo permanecem no cordão de solda e formam poros de gás. A formação de poros de gás ocorre quando o arco e o metal na poça de fusão da solda são expostos ao ar sem proteção suficiente.
Quando soldagem de aço carbonoNa soldagem de alumínio, não deve ser inferior a 99,9%, e a pureza do argônio usado para soldar titânio e liga de titânio é de até 99,99%.
Método para detectar a pureza do argônio:
(l) Soldar a chapa ou o tubo de aço polido sem arame de solda e, em seguida, fundir novamente no cordão de solda por muitas vezes. Se houver poros, isso indica que o argônio é impuro.
(2) Durante soldagemSe o arco estiver aberto, há uma faísca muito pequena ao redor do arco, o que também indica que o argônio está impuro.
(3) Às vezes, quando a pureza do argônio está próxima dos requisitos de pureza dos requisitos de soldagem, ele não pode ser detectado pelos dois métodos de detecção acima, mas ao soldar junções soldadas com lacunas, poros intermitentes serão gerados na raiz da solda, ou poros de superfície serão gerados durante a soldagem de cobertura, ou há uma camada de pele de óxido na superfície do cordão de solda.
(4) Faça alguns pontos de solda na placa de níquel. Se o ponto for branco-prateado e a superfície for como um espelho, isso indica que a pureza do argônio é qualificada.
O fluxo de argônio é muito pequeno e a capacidade de interferência contra o vento é fraca;
Muito grande, a taxa de fluxo de gás é muito grande, e o fluxo laminar próximo à parede formado ao passar pelo bocal é muito fino.
Depois que o gás é ejetado, ele se desordena rapidamente e é fácil envolver o ar, o que deteriora o efeito de proteção da poça de fusão.
Portanto, o fluxo de argônio deve ser adequado para estabilizar o fluxo de gás.
O vazamento de ar na interface da correia de ar ou na correia de ar causará um fluxo de gás muito pequeno durante a soldagem, e o ar será sugado para dentro da correia de ar, resultando em um efeito de proteção ruim.
Se o vento for ligeiramente forte, a camada protetora de argônio formará turbulência, resultando em um efeito de proteção ruim.
Portanto, medidas à prova de vento devem ser tomadas 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 muito pequeno. Quando a faixa de proteção efetiva do argônio ao redor do arco for menor do que a área da poça de fusão, isso causará proteção deficiente e produzirá poros.
Especialmente para operações de campo e soldagem de tubos grandes, devem ser usados bicos de diâmetro maior para proteger efetivamente 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 no cilindro de gás for inferior a 1MPa, ele deverá ser interrompido.
Se o ângulo da pistola de soldagem for muito grande, por um lado, o ar será levado para a poça de fusão e, por outro lado, o fluxo de argônio no lado do arco longo deteriorará o efeito de proteção do arco e da poça de fusão.
A saída de gás instável do medidor de vazão, grande ou pequena, afetará o efeito de proteção.
Ao usar a pistola de soldagem a arco de argônio com botão de controle, ventile o gás antes de soldar para evitar pressão excessiva na zona de gás, resultando em fluxo excessivo instantâneo de gás e orifícios de ar durante a batida do arco.
O grampo do eletrodo de tungstênio não é compatível, o caminho do gás bloqueado não é suave e o gás de proteção flui para fora de um lado do bocal, o que não pode formar um anel de proteção completo.
O arame de soldagem por arco submerso não deve ser usado para substituir a soldagem manual. Soldagem TIG caso contrário, serão gerados poros intermitentes ou contínuos.
Ferrugem, manchas de óleo e água na superfície do arame de solda promoverão diretamente um grande número de poros na solda.
Se houver uma camada intermediária na placa ou no tubo, as impurezas na camada intermediária promoverão a geração de defeitos nos poros.
O aço em ebulição (com alto teor de oxigênio e muitas impurezas) não pode ser soldado por soldagem a arco de argônio.
A parte extrema do tungstênio não é afiada, o desvio do arco é instável, a área de proteção do argônio é destruída e o metal na poça de fusão é oxidado para produzir poros.
Quando se usa equipamento de percussão a arco de alta frequência, a temperatura da parte extrema do tungstênio é baixa no início da percussão a arco, de modo que ele não tem capacidade suficiente de emissão térmica de elétrons.
Os elétrons são facilmente emitidos do local com filme de óxido e sobem ao longo do eletrodo para encontrar o local com óxido.
Nesse momento, o arco é alongado e o efeito de proteção do argônio na poça de fusão piora.
Quando a temperatura do eletrodo de tungstênio aumenta, os elétrons são emitidos pela extremidade frontal do eletrodo de tungstênio.
O comprimento do arco e a tensão de fase são curtos.
Nesse momento, o óxido na superfície do eletrodo de tungstênio 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 soldagem sugue a ferrugem próxima à poça de fusão para dentro da poça de fusão.
O velocidade de soldagem é muito rápido.
Devido à influência da resistência do ar no fluxo do gás de proteção, o fluxo do gás argônio se dobrará e se desviará do centro do eletrodo e da poça de fusão, o que não é bom para a poça de fusão e a proteção do arco.
Durante a extinção do arco, deve ser adotado o método de extinção do arco de atenuação da corrente ou adição de arame de solda, levando o arco para o lado da ranhura e reduzindo o arco.
Não interrompa o arco repentinamente, resultando na separação da poça fundida de alta temperatura da proteção efetiva do fluxo de gás argônio, de modo a evitar poros ou encolhimento no poço do arco.
A corrente de soldagem é muito pequena, o arco é instável e o arco se desloca irregularmente na extremidade do eletrodo de tungstênio, danificando a zona de proteção.
Se a corrente de soldagem for muito grande, o arco perturbará o fluxo de ar e o efeito de proteção se tornará pior.
Se o eletrodo de tungstênio se estender por muito tempo, o efeito de proteção do argônio no arco e na poça de fusão se tornará pior.
Embora existam várias causas de porosidade, a escolha do processo de soldagem correto e o aprimoramento das habilidades operacionais do soldador são maneiras fundamentais de evitá-la.
A soldagem TIG é particularmente sensível a óleo, ferrugem e água, o que pode facilmente levar à porosidade, portanto, é necessária uma alta qualidade de superfície do material de base. É fundamental realizar uma limpeza rigorosa antes da soldagem, polindo a área de 10 a 15 mm dentro e fora do chanfro da peça de trabalho para remover as películas de óxido da superfície, impurezas como óleo e umidade, e expor o brilho metálico.
Da mesma forma, o óleo e a ferrugem na superfície do fio de solda precisam ser lixados até que o metal fique brilhante.
O argônio é um gás inerte que não se decompõe em altas temperaturas nem reage com o metal de solda para causar oxidação. Durante a soldagem a arco de argônio, a pureza do argônio deve ser superior a 99,95%. Além disso, quando a pressão dentro do cilindro de argônio cai abaixo de 2,0 MPa e o teor de umidade aumenta, seu uso deve ser interrompido.
A taxa de fluxo de argônio deve ser adequada, determinada pela seguinte fórmula empírica: Q=K-D, em que Q representa a taxa de fluxo de argônio, D é o diâmetro do bocal e K é um coeficiente (0,8-1,2). Portanto, a taxa de fluxo de argônio é geralmente de 6 a 9 L/min. O caminho do gás também deve ser mantido livre, sem bloqueios ou vazamentos.
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 representa o diâmetro do eletrodo de tungstênio. Com base nessa fórmula, o diâmetro adequado do bocal é geralmente de 6 a 12 mm.
Se o comprimento da extensão do eletrodo de tungstênio for muito grande, ele aumentará a distância entre o bocal e a peça de trabalho, reduzindo o efeito de proteção. Por outro lado, se o comprimento da extensão for muito curto, embora o efeito de proteção possa ser bom, ele pode obstruir a linha de visão do soldador e fazer com que o eletrodo de tungstênio e o arame de solda colidam, causando curto-circuito e impedindo a soldagem.
A velocidade de soldagem é um dos principais parâmetros de soldagem. Se a velocidade for muito rápida, o gás de proteção se desviará do eletrodo de tungstênio e da poça, levando a um efeito de proteção reduzido e à porosidade. Isso também pode afetar a formação do costura de soldaPortanto, uma velocidade de soldagem adequada deve ser selecionada durante a soldagem.
O envio de argônio de 3 a 4 segundos antes do início do arco pode expulsar o ar do tubo, garantindo que o arco seja iniciado em um ambiente protegido por gás e evitando que o eletrodo de tungstênio e a poça se oxidem e criem poros. Atrasar o desligamento do gás pode resultar em uma piscina resfriada e protegida, além de evitar defeitos como buracos de arco, rachaduras e porosidade no ponto de terminação do arco. Portanto, é essencial dominar o método correto de extinção de arco.
A proficiência em habilidades operacionais é uma etapa essencial para evitar a porosidade, e cada soldador precisa ter uma base sólida dessas habilidades essenciais. A tocha de soldagem, o arame e a peça de trabalho devem manter uma posição e um ângulo relativo corretos, com movimentos coordenados.
Durante a soldagem, o arco precisa ser estável, com uma altura consistente, e 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 mudanças na poça de fusão para aumentar a capacidade de expulsar a porosidade.
Ao soldar em todas as posições, a tocha de soldagem, o arame 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 fundamental evitar o aparecimento de poços de arco e furos de contração, garantindo que a costura de solda não fique mais baixa do que o material de base.
Isso pode ser obtido aumentando o cordão de solda, ou seja, diminuindo a velocidade de soldagem ao extinguir o arco, aumentando a inclinação da tocha para trás e aumentando a alimentação do arame quando a temperatura da poça de fusão estiver muito alta. Se necessário, o arco pode ser extinto e reacendido até que o poço do arco seja preenchido.
Em conclusão, a soldagem a arco de argônio TIG tem excelentes características de soldagem. A prática de produção de longo prazo comprovou que a adoção das medidas de processo mencionadas acima pode controlar efetivamente a geração de porosidade, melhorando significativamente a taxa de detecção de falhas na primeira vez e a qualidade da solda. junta soldada.
Embora existam muitos fatores que causam poros na soldagem TIG manual, desde que entendamos as características da soldagem a arco de argônio, investiguemos os fatores de influência um a um de acordo com a situação real e eliminemos todos os fatores que causam poros na solda durante a soldagem a arco de argônio, podemos melhorar a qualidade da soldagem na produção real.
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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