Soldadura por costura: Técnicas e melhores práticas

Já alguma vez se perguntou como é que os depósitos de combustível e os tambores de óleo são soldados sem falhas? A soldadura por costura, uma técnica fascinante que utiliza eléctrodos de rolos, é a chave. Neste artigo, irá descobrir como funciona este método, as suas aplicações e as vantagens que oferece na criação de juntas fortes e estanques em várias indústrias. Prepare-se para explorar o intrigante mundo da soldadura por costura!

Índice

O que é a soldadura por costura?

A soldadura por cordão é uma técnica avançada de soldadura por resistência contínua que utiliza um par de eléctrodos rotativos em forma de roda em vez dos eléctrodos cilíndricos fixos utilizados na soldadura por pontos. À medida que os eléctrodos rolam ao longo da peça de trabalho, geram uma série de pepitas de soldadura sobrepostas, resultando num cordão de soldadura hermeticamente fechado e contínuo.

Este processo envolve a aplicação de pressão e corrente eléctrica para criar um aquecimento localizado na interface dos materiais a serem unidos. O calor gerado pela resistência eléctrica das peças faz com que estas se fundam e se fundam, enquanto a pressão aplicada assegura um contacto adequado e ajuda a expulsar as impurezas da zona de soldadura.

A soldadura por costura é particularmente eficaz para unir metais de calibre fino, normalmente entre 0,5 e 3 mm de espessura. Oferece várias vantagens, incluindo velocidades de produção elevadas, excelentes propriedades de estanquidade e distorção mínima das peças de trabalho. O processo pode ser facilmente automatizado e integrado em linhas de fabrico de grande volume.

Este método de soldadura tem uma aplicação generalizada no fabrico de recipientes selados e componentes críticos em várias indústrias. É normalmente utilizado na produção de:

  1. Reservatórios de combustível para automóveis e aviões
  2. Tambores de óleo e contentores de armazenamento
  3. Latas e embalagens de alimentos
  4. Radiadores e permutadores de calor
  5. Componentes de motores a jato
  6. Invólucros de foguetes e mísseis
  7. Condutas e componentes de AVAC
  8. Invólucros de baterias para veículos eléctricos

Os recentes avanços na tecnologia de soldadura por costura incluem a integração de sistemas de monitorização em tempo real para o controlo da qualidade da soldadura, o desenvolvimento de materiais de eléctrodos especializados para uma maior durabilidade e condutividade, e a implementação de algoritmos de controlo adaptativos para otimizar os parâmetros de soldadura em tempo real.

Elétrodo de soldadura por costura

O elétrodo utilizado na soldadura por costura é um rolo circular com um diâmetro que varia entre 50 e 600 mm, sendo 180-250 mm a gama mais comum. A espessura do rolo situa-se normalmente entre 10-20 mm.

São utilizadas duas geometrias principais de superfície de contacto: cilíndrica e esférica, com superfícies cónicas ocasionalmente utilizadas para aplicações especializadas.

Os rolos cilíndricos podem apresentar chanfros de dupla face ou de face única, sendo estes últimos particularmente adequados para soldar arestas dobradas. A largura da superfície de contacto (ω) varia entre 3-10mm, correlacionando-se com a espessura da peça de trabalho. Para rolos esféricos, o raio de curvatura (R) varia de 25-200mm.

Os rolos cilíndricos são amplamente utilizados na soldadura de vários aços e ligas de alta temperatura devido à sua versatilidade. Os rolos esféricos, por outro lado, são preferidos para ligas leves devido às suas características superiores de dissipação de calor e distribuição uniforme da pressão, o que minimiza a indentação e reduz o risco de deformação do material.

Durante o funcionamento, os rolos são normalmente arrefecidos externamente. Para a soldadura de metais não ferrosos e de aço inoxidável, a água limpa da torneira é suficiente como líquido de arrefecimento. Na soldadura de aços carbono, é normalmente utilizada uma solução hidrossolúvel de bórax 5% para evitar a oxidação e prolongar a vida útil do elétrodo. Em alguns casos, particularmente com máquinas de soldadura de ligas de alumínio, são implementados sistemas de arrefecimento de água de circulação interna para uma gestão mais eficiente do calor, embora esta configuração aumente significativamente a complexidade do design do elétrodo e do sistema global.

Método de soldadura por costura

Com base nos métodos de rotação e alimentação do rolo, a soldadura por costura pode ser dividida em soldadura por costura contínua, soldadura por costura intermitente e soldadura por costura por etapas.

Na soldadura de cordão contínuo, o rolo roda continuamente e a corrente passa continuamente através da peça de trabalho. Este método provoca facilmente o sobreaquecimento da superfície da peça de trabalho e um desgaste grave do elétrodo, pelo que é raramente utilizado. No entanto, na soldadura por costura a alta velocidade (4-15m/min), forma-se um ponto de soldadura a cada meio ciclo da corrente AC de 50Hz, e o cruzamento zero da corrente AC é equivalente a um tempo de repouso, que é semelhante à seguinte soldadura por costura intermitente. Por isso, tem sido aplicado na indústria de fabrico de cilindros e barris.

Na soldadura por costura intermitente, o rolo roda continuamente e a corrente passa intermitentemente através da peça de trabalho, formando uma costura composta por núcleos de fusão sobrepostos. Devido à corrente intermitente, o rolo e a peça de trabalho podem arrefecer durante o tempo de repouso, o que pode melhorar a vida útil do rolo, reduzir a largura da zona afetada pelo calor e a deformação da peça de trabalho, e conseguir uma melhor qualidade da soldadura.

Este método tem sido amplamente utilizado na soldadura de vários aços, ligas de alta temperatura e titânio ligas inferiores a 1,5 mm. No entanto, na soldadura de cordão intermitente, o núcleo de fusão cristaliza sob pressão reduzida quando o rolo deixa a área de soldadura, o que pode facilmente causar sobreaquecimento da superfície, furos de retração e fissuras (como na soldadura de ligas de alta temperatura).

Embora o metal fundido do último ponto possa preencher o orifício de retração do ponto anterior quando a quantidade de sobreposição do ponto de soldadura excede 50% do comprimento do núcleo de fusão, o orifício de retração do último ponto é difícil de evitar. No entanto, este problema foi resolvido por caixas de controlo de microcomputadores desenvolvidas internamente, que podem reduzir gradualmente a corrente de soldadura no início e no fim do cordão de soldadura.

Na soldadura por costura por etapas, o rolo roda intermitentemente e a corrente passa através da peça de trabalho quando esta está parada. Uma vez que a fusão e a cristalização do metal ocorrem quando o rolo está parado, a dissipação de calor e as condições de compressão são melhoradas, o que pode efetivamente melhorar a qualidade da soldadura e prolongar a vida útil do rolo. Este método é maioritariamente utilizado para soldadura soldadura de alumínio e ligas de magnésio.

Também pode melhorar eficazmente a qualidade de soldadura de ligas de alta temperatura, mas não tem sido aplicada na China porque este tipo de máquina de soldadura AC é raro.

Ao soldar alumínio duro e vários metais com uma espessura de 4+4mm ou mais, a soldadura por cordão por etapas deve ser utilizada para aplicar pressão de forjamento a cada ponto de soldadura como na soldadura por pontos, ou devem ser utilizados simultaneamente impulsos quentes e frios. No entanto, este último caso é raramente utilizado.

De acordo com o tipo de articulação, soldadura em ângulo pode ser dividida em soldadura de junta sobreposta, soldadura de junta plana de pressão, soldadura de junta com calço, soldadura de junta com elétrodo de fio de cobre, etc.

Tal como a soldadura por pontos, a soldadura por sobreposição soldadura de juntas podem ser soldadas com um par de rolos ou com um rolo e um elétrodo de núcleo. A volta mínima da junta é a mesma que a da soldadura por pontos.

Para além da soldadura por costura de dupla face habitualmente utilizada, existem também a soldadura por costura simples de uma face, a soldadura por costura dupla de uma face e a soldadura por costura circunferencial de pequeno diâmetro na soldadura de juntas sobrepostas.

A soldadura por costura circunferencial de pequeno diâmetro pode ser efectuada com
1) elétrodo de rolos que se desvia do eixo de pressão;
2) um dispositivo de posicionamento ligado à máquina de soldadura por costura transversal;
3) um elétrodo em forma de anel cuja superfície da peça de trabalho é cónica e cuja ponta deve cair no centro da soldadura circunferencial de pequeno diâmetro para eliminar o deslizamento do elétrodo sobre a peça de trabalho.

A volta da soldadura de junta plana de pressão é muito menor do que a da soldadura de costura geral, cerca de 1-1,5 vezes a espessura da placa. Durante a soldadura, a junta é simultaneamente achatada e a espessura da junta após a soldadura é 1,2-1,5 vezes a espessura da placa.

Tipicamente, são utilizadas faces de rolos cilíndricos, cobrindo toda a parte do colo da junta. Para obter uma qualidade de soldadura estável, o colo deve ser controlado com precisão e a peça de trabalho deve ser firmemente fixada ou pré-fixada com uma soldadura de localização. Este método pode produzir soldaduras com uma boa aparência e é normalmente utilizado para soldar produtos como recipientes para alimentos e revestimentos de congeladores feitos de aço de baixo carbono e aço inoxidável.

A soldadura de junta de calço é um método para resolver a soldadura de junta de placa grossa. Porque quando a espessura da placa atinge os 3 mm, se for utilizada uma soldadura de junta sobreposta convencional, a soldadura de junta sobreposta é lenta. velocidade de soldaduraÉ necessária uma grande corrente de soldadura e pressão do elétrodo, o que pode provocar o sobreaquecimento da superfície e a adesão do elétrodo, dificultando a soldadura. Se for utilizada a soldadura de juntas com calço, estas dificuldades podem ser ultrapassadas.

A soldadura da junta de calço é simplesmente introduzida da seguinte forma:

Em primeiro lugar, as extremidades das partes do painel são unidas e, quando a junta passa pelo rolo, duas tiras de folha são constantemente colocadas entre o rolo e o painel. A espessura da folha é de 0,2-0,3 mm, e a largura é de 4-6 mm. Uma vez que a folha aumenta a resistência da zona de soldadura e dificulta a dissipação de calor, é benéfica para a formação do núcleo fundido.

As vantagens deste método são:

  • a junta tem uma altura de reforço relativamente suave;
  • boa aparência;
  • independentemente da espessura da placa, a espessura da folha de alumínio é a mesma;
  • não é fácil produzir salpicos, pelo que a pressão do elétrodo deve ser a mesma para uma determinada corrente;
  • não é fácil produzir salpicos, pelo que a pressão do elétrodo pode ser reduzida a metade para uma determinada corrente;
  • e a deformação da zona de soldadura é pequena.

As desvantagens são: requisitos de elevada precisão para a junta; durante a soldadura, a folha deve ser colocada entre o rolo e a peça de trabalho, o que aumenta a dificuldade de automatização.

A soldadura de juntas com elétrodo de fio de cobre é um método eficaz para resolver a aderência do revestimento ao rolo na soldadura de juntas de chapas de aço revestidas. Durante a soldadura, o fio de cobre redondo é continuamente alimentado entre o rolo e a placa.

O fio de cobre tem a forma de uma espiral e é continuamente alimentado através do rolo, sendo depois enrolado noutra bobina. O revestimento adere apenas ao fio de cobre e não contamina o rolo.

Embora o fio de cobre precise ser descartado após o uso, não há outro método de soldagem de costura que possa substituí-lo para chapas de aço revestidas, especialmente chapas de aço estanhadas. Uma vez que o valor da sucata do fio de cobre é semelhante ao do fio de cobre, o custo de soldadura não é elevado. Este método é utilizado principalmente no fabrico de latas para alimentos.

Processo de soldadura por costura

A influência dos parâmetros do processo na qualidade das soldaduras de topo

A formação de uma junta de soldadura topo a topo é essencialmente a mesma que a de uma soldadura por pontos e, por conseguinte, os factores que afectam a qualidade da soldadura são semelhantes. Os principais factores incluem a corrente de soldadura, a pressão do elétrodo, o tempo de soldadura, o tempo de pausa, a velocidade de soldadura e o diâmetro do rolo.

  1. Corrente de soldadura

O calor necessário para formar uma poça de fusão numa junta de soldadura topo a topo é gerado pela resistência da área de soldadura ao fluxo de corrente, que é a mesma que na soldadura por pontos. Sob determinadas condições, a corrente de soldadura determina a penetração da fusão e a sobreposição da poça de fusão. Para a soldadura de aço com baixo teor de carbono, a penetração média da fusão da poça de fusão é de 30-70% da espessura da chapa, sendo 45-50% o ideal. Para obter uma soldadura topo a topo estanque ao gás, a sobreposição da poça de fusão não deve ser inferior a 15-20%.

Quando a corrente de soldadura excede um determinado valor, o aumento da corrente apenas aumentará a penetração da fusão e a sobreposição da poça de fusão sem melhorar a resistência da junta, o que não é económico. Se a corrente for demasiado elevada, pode também causar defeitos, como indentação excessiva e queimadura.

Devido ao desvio significativo causado pela sobreposição de poças de fusão numa soldadura topo a topo, a corrente de soldadura é normalmente aumentada em 15-40% em comparação com a soldadura por pontos.

  1. Pressão do elétrodo

O efeito da pressão do elétrodo na dimensão da poça de fusão em soldadura topo a topo é o mesmo que na soldadura por pontos. Uma pressão excessiva do elétrodo provocará uma indentação excessiva e acelerará a deformação e o desgaste do rolo. Uma pressão insuficiente é propensa à porosidade e pode provocar a queima do rolo devido a uma resistência de contacto excessiva, reduzindo a sua vida útil.

  1. Tempo de soldadura e tempo de pausa

Na soldadura topo a topo, o tamanho da poça de fusão é controlado principalmente pelo tempo de soldadura e a sobreposição é controlada pelo tempo de arrefecimento. Em velocidades de soldadura mais baixas, um rácio de tempo de soldadura/pausa de 1,25:1-2:1 pode obter resultados satisfatórios. Quando a velocidade de soldadura aumenta, a distância entre as soldaduras aumenta, pelo que a relação deve ser aumentada para obter a mesma sobreposição. Por conseguinte, a velocidades de soldadura mais elevadas, a relação tempo de soldadura/pausa é de 3:1 ou superior.

  1. Velocidade de soldadura

A velocidade de soldadura está relacionada com o metal a soldar, a espessura da chapa e os requisitos de resistência e qualidade da soldadura. As velocidades de soldadura mais baixas são normalmente utilizadas na soldadura de aço inoxidável, ligas de alta temperatura e metais não ferrosos para evitar salpicos e obter soldaduras de alta densidade. Por vezes, a soldadura topo a topo por etapas é utilizada para efetuar todo o processo de formação da poça de fusão enquanto o rolo está parado. A velocidade de soldadura deste tipo de soldadura topo a topo é muito inferior à da soldadura topo a topo intermitente.

A velocidade de soldadura determina a área de contacto entre o rolo e a placa, bem como o tempo de contacto entre o rolo e a área de aquecimento, afectando assim o aquecimento e o arrefecimento da junta. Quando a velocidade de soldadura aumenta, a corrente de soldadura deve ser aumentada para obter calor suficiente. Uma velocidade de soldadura excessiva pode causar a queima da superfície da chapa e a adesão do elétrodo, limitando a velocidade de soldadura mesmo com arrefecimento externo por água.

Seleção dos parâmetros do processo de soldadura por costura

A otimização dos parâmetros do processo de soldadura por cordão é fundamental para obter soldaduras de alta qualidade e é influenciada principalmente pelas propriedades do material, espessura, requisitos de qualidade e equipamento disponível. Embora a seleção inicial de parâmetros possa ser baseada em dados recomendados, o ajuste fino através de ensaios experimentais é essencial para obter resultados óptimos.

A seleção do tamanho do rolo segue princípios semelhantes à seleção do elétrodo na soldadura por pontos. As tendências recentes favorecem os rolos estreitos com larguras de superfície de contacto de 3-5 mm, oferecendo várias vantagens:

  1. Efeito de borda reduzido
  2. Peso estrutural mais leve
  3. Melhoria da eficiência térmica
  4. Menor necessidade de energia para as máquinas de soldadura

A interação entre a geometria do rolo e as características da peça de trabalho tem um impacto significativo na qualidade da soldadura:

1. Diâmetro do rolo e curvatura da placa:

  • Influenciar a área de contacto entre o rolo e a placa
  • Afectam a distribuição da corrente e a dissipação de calor
  • Pode provocar a deslocação do cordão de soldadura

2. Configurações assimétricas:

  • Diâmetros de rolos desiguais: A pepita desloca-se para o rolo de menor diâmetro
  • Placas curvas: A pepita desloca-se para o lado convexo da placa

Ao soldar espessuras ou materiais diferentes, os métodos de correção do deslocamento das pepitas são análogos às técnicas de soldadura por pontos. As estratégias incluem:

  • Diâmetros e larguras variáveis dos rolos
  • Utilização de diferentes materiais de rolos (por exemplo, ligas de cobre com condutividade variável)
  • Incorporação de calços entre o rolo e a placa

Para a soldadura por costura de chapas com diferenças de espessura significativas:

  1. O desvio de corrente na área da junta já soldada atenua parcialmente a deslocação da pepita para a placa mais espessa.
  2. Grandes disparidades de espessura podem ainda resultar numa penetração insuficiente da placa mais fina.
  3. As medidas correctivas para a deslocação das pepitas tornam-se cruciais:
  • Utilizar uma liga de cobre de condutividade inferior para o rolo do lado da placa mais fina
  • Reduzir a largura e o diâmetro do rolo no lado da placa mais fina

Para otimizar os processos de soldadura por costura:

  1. Efetuar uma análise exaustiva dos materiais e avaliar os requisitos de qualidade
  2. Começar com os parâmetros recomendados, depois aperfeiçoar através de experiências controladas
  3. Monitorizar e ajustar a deslocação das pepitas, especialmente com materiais ou espessuras diferentes
  4. Considerar designs avançados de rolos ou materiais para aplicações exigentes
  5. Implementar sistemas de monitorização e controlo de processos para uma qualidade de soldadura consistente

Ao selecionar cuidadosamente e afinar estes parâmetros, os fabricantes podem obter cordões de soldadura de alta qualidade com uma resistência, aspeto e eficiência ideais numa vasta gama de aplicações e combinações de materiais.

Projeto de juntas de topo com soldadura de ranhura

Os princípios de conceção das juntas de topo de soldadura por pontos partilham semelhanças com os das juntas sobrepostas e da soldadura por pontos, com excepções notáveis nas técnicas de soldadura por pontos achatados e de soldadura por pontos com calços. No entanto, uma distinção fundamental reside nas ferramentas: ao contrário dos eléctrodos de soldadura por pontos, os rolos de soldadura por cordão não podem ser personalizados em formas especializadas. Esta limitação requer uma consideração cuidadosa da acessibilidade da roda de rolamento ao projetar estruturas para a soldadura de ranhuras.

Ao soldar peças de trabalho com pequenos raios de curvatura, surge um desafio significativo. O raio mínimo alcançável da roda de rolamento interior é limitado, o que pode levar a um deslocamento para fora da poça de fusão. Em casos extremos, esta deslocação pode resultar numa fusão inadequada da chapa exterior, comprometendo a integridade da junta.

Para mitigar estes problemas, é aconselhável evitar projectos com raios de curvatura excessivamente pequenos, sempre que possível. No entanto, em aplicações em que tanto as secções planas como as áreas com raios de curvatura muito pequenos são inevitáveis-como no fabrico de depósitos de combustível para motociclos-podem ser utilizados parâmetros de soldadura adaptáveis. Especificamente, o aumento da corrente de soldadura ao processar as secções de raio pequeno pode ajudar a garantir a fusão e penetração completas.

Esta abordagem adaptativa é particularmente viável com os modernos sistemas de soldadura controlados por microcomputadores, que oferecem um ajuste preciso e em tempo real dos parâmetros de soldadura. Estes sistemas podem ser programados para modular automaticamente a corrente, a tensão e a velocidade de deslocação com base na geometria que está a ser soldada, garantindo uma qualidade de soldadura consistente em contornos variáveis.

Além disso, para resultados óptimos na soldadura de ranhuras de geometrias complexas:

  1. Considere a utilização de tiras de suporte de cobre flexíveis para suportar o banho de solda e melhorar a distribuição de calor em secções de raio apertado.
  2. Implementar técnicas de soldadura por impulsos para controlar melhor a entrada de calor e minimizar a distorção em componentes de paredes finas.
  3. Utilizar sistemas avançados de seguimento de costuras para manter um posicionamento preciso dos eléctrodos, especialmente crítico em aplicações de raio variável.

Ao integrar estas considerações de design e tecnologias de soldadura avançadas, os fabricantes podem obter juntas de topo com soldadura de ranhura de alta qualidade numa vasta gama de geometrias, assegurando tanto a integridade estrutural como a qualidade estética do produto final.

Soldadura de metais comuns

Soldadura por costura de aço com baixo teor de carbono

O aço com baixo teor de carbono é o melhor material para a soldadura por costura devido à sua excelente soldabilidade. Para a soldadura por sobreposição de aço de baixo carbono, podem ser adoptados esquemas de alta velocidade, média velocidade e baixa velocidade, dependendo do objetivo e da utilização.

As condições de soldadura para a soldadura por sobreposição de cordões de aço de baixo teor de carbono são apresentadas na tabela abaixo. Ao mover manualmente a peça de trabalho, a velocidade média é frequentemente utilizada para facilitar o alinhamento com a posição de soldadura pré-determinada.

Ao soldar automaticamente, podem ser utilizadas velocidades elevadas ou superiores se a capacidade da máquina de soldar for suficiente. Se a capacidade da máquina de soldadura não for suficiente e não for possível garantir uma largura e profundidade de fusão elevadas sem reduzir a velocidade, deve ser utilizada uma velocidade baixa.

Condições de soldadura para a soldadura de cordões de aço com baixo teor de carbono

Espessura da placa(mm)Tamanho do rolo(mm)Força do elétrodo(KN)Sobreposição mínima(mm)Soldadura de alta velocidadeSoldadura a média velocidadeSoldadura a baixa velocidade
Mínimo
b
Padrão
b
Máximo
B
mínimopadrãoMínimo
b
Padrão
b
Tempo de soldadura (semana)Tempo de repouso (semana)Corrente de soldadura (KA)Velocidade de soldadura (cm/min)Tempo de soldadura (semana)Tempo de repouso (semana)Corrente de soldadura (KA)Velocidade de soldadura (cm/min)Tempo de soldadura (semana)Tempo de repouso (semana)Corrente de soldadura (KA)Velocidade de soldadura (cm/min)
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.6
2.0
2.3
3.2
3.7
4.2
4.7
5.1
5.4
6.0
6.6
7.0
8.0
5.3
5.9
6.5
7.1
7.7
8.8
10.0
11.0
13.6
11
12
13
14
14
16
17
17
20
2.0
2.2
2.5
2.8
3.0
3.6
4.1
4.5
5.7
2.2
2.8
3.3
4.0
4.7
6.0
7.2
8.0
10
7
8
9
10
11
12
13
14
16
10
11
12
13
14
16
17
19
20
2
2
2
2
2
3
3
4
4
1
1
1
2
2
1
1
2
2
12.0
13.5
15.5
18.0
19.0
21.0
22.0
23.0
27.5
280
270
260
250
240
230
220
210
170
2
2
3
3
4
5
5
7
11
2
2
2
3
3
4
5
6
7
9.5
11.5
13.0
14.5
16.0
18.0
19.0
20.0
22.0
200
190
180
180
170
150
140
130
110
3
3
2
2
3
4
6
6
6
3
3
4
4
4
4
6
6
6
8.5
10.0
11.5
13.0
14.0
15.5
16.5
17.0
20.0
120
110
110
100
90
80
70
70
60

As duas tabelas seguintes mostram as condições de soldadura para a soldadura por sobreposição eléctrica contínua e para a soldadura por tira de suporte de aço com baixo teor de carbono.

Condições de soldadura para a soldadura de cordões de aço com baixo teor de carbono

Espessura da placa(mm)Sobreposição (mm)Força do elétrodo(KN)Corrente de soldadura(KA)Velocidade de soldadura (cm/min)
0.8
1.2
2.0
1.2
1.8
2.5
4
7
11
13
16
19
320
200
140

Condições de soldadura para a soldadura de bandas de apoio em aço com baixo teor de carbono

Espessura da placa(mm)Força do elétrodo(KN)Corrente de soldadura(KA)Velocidade de soldadura (cm/min)
0.8
1.0
1.2
1.6
2.3
3.2
4.5
2.5
2.5
3.0
3.2
3.5
3.9
4.5
11.0
11.0
12.0
12.5
12.0
12.5
14.0
120
120
120
120
100
70
50

Soldadura por costura de aço de liga temperado e revenido

Na soldadura de materiais endurecidos por têmpera liga de açoPara eliminar a estrutura de têmpera, é também necessário um tratamento térmico pós-soldadura, que deve ser efectuado utilizando um método de aquecimento de duplo impulso.

Durante a soldadura e a têmpera, a peça de trabalho não deve mover-se e deve ser efectuada numa máquina de soldar por costura escalonada. Se este equipamento não estiver disponível e apenas estiver disponível uma máquina de soldadura com cordão intermitente, recomenda-se a utilização de um tempo de soldadura mais longo e de condições mais fracas. A tabela seguinte mostra os valores recomendados para a soldadura de ligas de aço temperadas utilizando estas condições.

Condições de soldadura para a soldadura de cordões de aço de baixa liga

Espessura da placa(mm)Largura do disco do rolo(mm)Força do elétrodo(KN)Tempo (semana)Corrente de soldadura(KA)Velocidade de soldadura (cm/min)
soldaduracessar
0.8
1.0
1.2
1.5
2.0
2.5
5-6
7-8
7-8
7-9
8-9
9-11
2.5-3.0
3.0-3.5
3.5-4.0
4.0-5.0
5.5-6.0
6.5-8.0
6-7
7-8
8-9
9-10
10-12
12-15
3-5
5-7
7-9
8-10
10-13
13-15
6-8
10-12
12-15
15-17
17-20
20-24
60-80
50-70
50-70
50-60
50-60
50-60

Nota: O diâmetro de rolamento é de 150-200mm.

Soldadura por costura de chapas de aço revestidas

Soldadura por costura de chapas de aço galvanizado

Quando a costura soldadura de aço galvanizado deve prestar-se atenção para evitar fissuras e danificar a estanquidade da soldadura. A razão para a fissuração é que o zinco remanescente na zona de fusão e a difusão na zona afetada pelo calor torna a junta frágil, que é então sujeita a tensão. O método para evitar as fissuras consiste em selecionar os parâmetros de processo correctos.

Os testes demonstraram que quanto mais pequeno for o penetração da soldadura (10-26%), mais pequenos serão os defeitos de fissuração. Uma velocidade de soldadura elevada pode levar a uma fraca dissipação de calor, ao sobreaquecimento da superfície e a uma maior profundidade de fusão, o que pode facilmente provocar fissuras. Geralmente, nas condições de garantir o diâmetro de fusão e a resistência da junta, deve selecionar-se, tanto quanto possível, uma corrente pequena, uma velocidade de soldadura baixa e um forte arrefecimento externo com água.

Os rolos podem facilmente utilizar a transmissão da roda de aço florido para ajustar o tamanho e limpar a superfície dos rolos em qualquer altura. A tabela abaixo mostra as condições de soldadura para galvanizados chapa de aço soldadura por costura.

Condições de soldadura para vários tipos de soldadura de costura de chapa de aço galvanizado

Tipo e espessura do revestimentoEspessura da placa(mm)Largura do disco do rolo(mm)Força do elétrodo(KN)Tempo (semana)corrente de soldadura(KA)Velocidade de soldadura (cm/min)
soldaduracessar
Galvanizado por imersão a quente(15-20um)0.6
0.8
1.0
1.2
1.6
4.5
5.0
5.0
5.5
6.5
3.7
4.0
4.3
4.5
5.0
3
3
3
4
4
2
2
2
2
1
16
17
18
19
21
250
250
250
230
200
Topo prateado(2-3um)0.6
0.8
1.0
1.2
1.6
4.5
5.0
5.0
5.5
6.5
3.5
3.7
4.0
4.3
4.5
3
3
3
4
4
2
2
2
2
1
15
16
17
18
19
250
250
250
230
200
Tratamento com fosfato de cálcio antiferrugem chapa de aço0.6
0.8
1.0
1.2
1.6
4.5
5.0
5.0
5.5
6.5
3.7
4.0
4.5
5.0
5.5
3
3
3
4
4
2
2
2
2
1
14
15
16
17
18
250
250
250
230
200

Soldadura por costura de chapas de aço com revestimento de alumínio.

As condições de soldadura para o primeiro tipo de soldadura de costura de chapa de aço galvanizado são apresentadas na tabela abaixo:

Condições de soldadura para a soldadura por cordão de chapas de aço com revestimento de alumínio

Espessura da placa(mm)Largura do disco do rolo(mm)Força do elétrodo(KN)Tempo (semana)Corrente de soldadura(KA)Velocidade de soldadura (cm/min)
soldaduracessar
0.9
1.2
1.6
4.8
5.5
6.5
3.8
5.0
6.0
2
2
3
2
2
2
20
23
25
220
150
130

Para o segundo tipo de chapa de aço com revestimento de alumínio, tal como na soldadura por pontos, a corrente deve ser aumentada em 15-20%. Devido ao fenómeno de aderência mais grave do que o da chapa de aço galvanizado, os rolos devem ser mantidos regularmente.

Soldadura por costura de chapas de aço com revestimento de alumínio

As chapas de aço revestidas a alumínio são resistentes à corrosão da gasolina, pelo que são frequentemente utilizadas em depósitos de combustível para automóveis. A soldadura de chapas de aço revestidas a alumínio é semelhante à soldadura de chapas de aço galvanizadas, sendo a principal preocupação o problema da fissuração. Os parâmetros do processo podem ser consultados na tabela abaixo:

Condições de soldadura para Chapa de aço galvanizado Soldadura por costura

Espessura da placa(mm)Largura do disco do rolo(mm)Força do elétrodo(KN)Tempo (semana)Corrente de soldadura(KA)Velocidade de soldadura (cm/min)
soldaduracessar
0.873.6-4.53
5
2
2
17
18
150
250
1.074.2-5.22
5
1
1
17.5
18.5
150
250
1.274.5-5.52
4
1
1
18
19
150
250

Soldadura por costura de aço inoxidável e ligas de alta temperatura

Costura soldadura de aço inoxidável é menos difícil e é normalmente efectuada através de soldadura AC. A tabela abaixo mostra as condições de soldadura para a soldadura de cordões de aço inoxidável:

Condições de soldadura para soldadura por costura de aço inoxidável (1Cr18Ni9Ti) (HB/Z78-84)

Espessura da placa(mm)Largura do disco do rolo(mm)Força do elétrodo(KN)Tempo (semana)Corrente de soldadura(KA)Velocidade de soldadura (cm/min)
soldaduracessar
0.3
0.5
0.8
1.0
1.2
1.5
2.0
3-3.5
4.5-5.5
5.0-6.0
5.5-6.5
6.5-7.5
7.0-8.0
7.5-8.5
2.5-3.0
3.4-3.8
4.0-5.0
5.0-6.0
5.5-6.2
6.0-7.2
7.0-8.0
1-2
1-3
2-5
4-5
4-6
5-7
7-8
1-2
2-3
3-4
3-4
3-5
5-7
6-9
4.5-5.5
6.0-7.0
7.0-8.0
8.0-9.0
8.5-10
9.0-12
10-13
100-150
80-120
60-80
60-70
50-60
40-60
40-50

Durante a soldadura de ligas de alta temperatura, devido à sua elevada resistividade eléctrica e ao aquecimento repetido da soldadura, é mais provável que ocorra segregação de cristais e estruturas sobreaquecidas, e até mesmo que surjam rebarbas na superfície da peça de trabalho.

Para evitar isto, deve ser adoptada uma velocidade de soldadura muito lenta e um tempo de arrefecimento mais longo para facilitar a dissipação do calor. A tabela abaixo mostra as condições de soldadura para a soldadura de cordão de liga de alta temperatura:

Condições de soldadura para a soldadura por cordão de ligas de alta temperatura (GH33, GH35, GH39, GH44)

Espessura da placa(mm)Força do elétrodo(KN)Tempo (semana)Corrente de soldadura(KA)Velocidade de soldadura (cm/min)
soldaduracessar
0.3
0.5
0.8
1.0
1.2
1.5
2.0
2.5
3.0
4-7
5-8.5
6-10
7-11
8-12
8-13
10-14
11-16
12-17
3-5
4-6
5-8
7-9
8-10
10-13
12-16
15-19
18-23
2-4
4-7
8-11
12-14
14-16
19-25
24-30
28-34
30-39
5-6
5.5-7
6-8.5
6.5-9.5
7-10
8-11.5
9.5-13.5
11-15
12-16
60-70
50-70
30-45
30-45
30-40
25-40
20-35
15-30
15-25

Soldadura por costura de metais não ferrosos:

Soldadura por costura de ligas de alumínio

Quando a costura soldadura de liga de alumínioDevido à sua elevada condutividade eléctrica e desvio grave, a corrente de soldadura tem de ser aumentada em 15-50% em comparação com a soldadura por pontos, e a pressão do elétrodo tem de ser aumentada em 10%.

Além disso, as máquinas de soldar por costura monofásicas de alta potência afectarão seriamente o equilíbrio das cargas trifásicas na rede eléctrica.

Por conseguinte, a soldadura de costura de liga de alumínio doméstica utiliza geralmente máquinas de soldadura por impulso de corrente contínua trifásica ou máquinas de soldadura passo a passo com retificador secundário. A tabela abaixo mostra as condições de soldadura para soldar liga de alumínio utilizando a máquina de soldadura por impulso de corrente contínua FJ-400.

Condições de soldadura para soldadura por cordão de liga de alumínio

Espessura da placa(mm)Raio esférico do disco de rolamento (mm)Distância do passo (distância do ponto)LF21、LF3、LF6LY12CZ、LC4CS
Força do elétrodo(KN)Tempo de soldadura (semana)Corrente de soldadura (KA)Pontos por minutoPressão do elétrodo (KN)Tempo de soldadura (KA)Corrente de soldadura (KA)Pontos por minuto
1.0
1.5
2.0
3.0
3.5
100
100
150
150
150
2.5
2.5
3.8
4.2
4.2
3.5
4.2
5.5
7.0
3
5
6
8
49.6
49.6
51.4
60.0
120-150
120-150
100-120
60-80
5.5
8.5
9.0
10
10
4
6
6
7
8
48
48
51.4
51.4
51.4
120-150
100-120
80-100
60-80
60-80

Para melhorar a dissipação de calor, a soldadura por costura da liga de alumínio deve, de preferência, utilizar um rolo de face esférica e deve ser arrefecida externamente com água.

Soldadura por costura de cobre e ligas de cobre:

A excecional condutividade eléctrica e térmica do cobre e da maioria das ligas de cobre apresenta desafios significativos para os processos de soldadura de cordões. Estas propriedades causam uma rápida dissipação de calor, tornando difícil atingir e manter a temperatura necessária para a fusão na interface de soldadura. No entanto, certas ligas de cobre com condutividade eléctrica reduzida, como o bronze fosforoso, o bronze silício e o bronze alumínio, podem ser soldadas com sucesso em condições específicas.

Ao soldar por costura estas ligas de cobre, os parâmetros do processo devem ser cuidadosamente ajustados para compensar as suas características materiais únicas:

  1. Corrente: É necessária uma corrente de soldadura substancialmente mais elevada em comparação com o aço de baixo carbono. Este aumento da corrente ajuda a superar a rápida dissipação de calor e assegura uma entrada de energia suficiente para uma fusão adequada.
  2. Pressão do elétrodo: Ao contrário das práticas de soldadura típicas, é utilizada uma pressão de elétrodo mais baixa. Esta pressão reduzida ajuda a concentrar a densidade da corrente na interface de soldadura, promovendo o aquecimento localizado e a fusão.
  3. Velocidade de soldadura: Geralmente, é necessária uma velocidade de soldadura mais lenta para permitir uma acumulação de calor adequada na zona de soldadura.
  4. Material do elétrodo: São frequentemente utilizados materiais de eléctrodos especializados, tais como ligas de cobre-crómio ou cobre-zircónio, para suportar as correntes e temperaturas mais elevadas envolvidas.
  5. Gás de proteção: Em alguns casos, pode ser utilizado um gás de proteção inerte (por exemplo, árgon) para evitar a oxidação e melhorar a qualidade da soldadura.

É crucial notar que, mesmo com estes ajustes, a soldabilidade e as propriedades da junta resultante podem não corresponder às alcançadas com materiais mais facilmente soldáveis. Por conseguinte, devem ser considerados métodos de união alternativos, como a brasagem, a soldadura ou a fixação mecânica, para aplicações que envolvam cobre de alta condutividade e ligas de cobre em que a soldadura por costura se revele impraticável ou produza resultados insatisfatórios.

Soldadura por costura de titânio e suas ligas

A soldadura de titânio e das suas ligas requer uma consideração cuidadosa das suas propriedades únicas, embora o processo partilhe algumas semelhanças com a soldadura de aço inoxidável. A elevada relação resistência/peso, a excelente resistência à corrosão e a baixa condutividade térmica do titânio requerem parâmetros e técnicas de soldadura específicos.

Embora as condições gerais de soldadura sejam comparáveis às utilizadas para o aço inoxidável, são essenciais vários ajustamentos fundamentais:

  1. Pressão do elétrodo: Como referido, é necessária uma pressão do elétrodo ligeiramente inferior para o titânio em comparação com o aço inoxidável. Esta redução ajuda a evitar a deformação excessiva e a potencial fragilização da zona de soldadura.
  2. Gás de proteção: Uma proteção de gás inerte, normalmente árgon puro ou hélio, é crucial para evitar a oxidação e manter a integridade da soldadura. A blindagem deve estender-se para além da poça de fusão para proteger a zona afetada pelo calor à medida que esta arrefece.
  3. Limpeza: O titânio é altamente reativo a temperaturas elevadas. Assegurar que todas as superfícies estão completamente limpas e isentas de contaminantes para evitar a fragilização ou a porosidade na soldadura.
  4. Controlo da entrada de calor: Devido à baixa condutividade térmica do titânio, o calor tende a concentrar-se na área de soldadura. É necessário um controlo cuidadoso dos parâmetros de soldadura, incluindo a corrente, a tensão e a velocidade de deslocação, para evitar o sobreaquecimento e o potencial crescimento de grão.
  5. Taxa de arrefecimento: O arrefecimento controlado é importante para manter as propriedades mecânicas ideais. O arrefecimento rápido pode levar a uma dureza excessiva, enquanto o arrefecimento lento pode resultar num crescimento indesejável do grão.
  6. Tratamento térmico pós-soldadura: Dependendo da liga de titânio específica e dos requisitos da aplicação, pode ser necessário um tratamento térmico pós-soldadura para aliviar as tensões residuais e otimizar as propriedades mecânicas.

Seguindo estas considerações e empregando técnicas adequadas, a soldadura por cordão de titânio e suas ligas pode produzir soldaduras duradouras e de alta qualidade, adequadas para aplicações aeroespaciais, médicas e industriais exigentes.

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Shane
Autor

Shane

Fundador do MachineMFG

Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.

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