Soldagem de materiais dissimilares: 8 problemas comuns

Metais dissimilares referem-se a metais compostos de elementos diferentes, como alumínio e cobre, ou ligas formadas a partir dos mesmos metais básicos com diferenças distintas em suas propriedades metalúrgicas, como propriedades físicas e químicas. Eles podem ser usados como metal de base, metal de adição ou metal de solda.

O soldagem de materiais diferentes refere-se ao processo de união de dois ou mais materiais com diferentes composições químicas, estruturas metalúrgicas e desempenho sob condições específicas de processo.

O tipo mais comum de soldagem de metal dissimilar é a soldagem de metal dissimilar soldagem de açoseguida pela soldagem de metais não ferrosos dissimilares e a soldagem de aço e metais não ferrosos.

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Em termos de forma de junta, há três cenários básicos: a união de dois metais de base diferentes, a união do mesmo metal de base, mas com metais de enchimento diferentes (como carbono médio temperado e revenido aço unido com materiais de soldagem austeníticos) e a união de placas de metal compostas.

A soldagem de materiais diferentes envolve a soldagem de dois materiais diferentes. diferentes metais resultando em uma camada de transição com propriedades e microestrutura diferentes do metal de base.

A soldagem de metais diferentes é muito mais complexa do que a de materiais semelhantes em termos de mecanismo de soldagem e operação tecnológica, devido às diferenças significativas nas propriedades elementares, propriedades físicas e propriedades químicas.

Os principais desafios na soldagem de materiais diferentes são os seguintes:

1. Quanto maior for a diferença entre os pontos de fusão de diferentes materiais, maior será o desafio de soldar.

Isso ocorre porque, quando o material com baixo ponto de fusão atinge seu estado de fusão, o material com ponto de fusão mais alto permanece sólido. Nesse ponto, o material derretido pode penetrar facilmente no limite de grãos da zona superaquecida, levando à perda de material de baixo ponto de fusão, à queima ou à evaporação de elementos de ligae dificultando a soldagem da junta soldada.

Por exemplo, ao soldar ferro e chumbo (que têm um ponto de fusão muito diferente), não só os dois materiais não podem se dissolver um no outro no estado sólido, como também não podem se dissolver um no outro no estado líquido. O metal líquido se separa em camadas e se cristaliza separadamente após o resfriamento.

2. Quanto maior for a diferença entre os coeficientes de expansão linear de diferentes materiais, maior será o desafio de soldar.

Quanto maior o coeficiente de expansão linear, maior a taxa de expansão térmica, maior a retração durante o resfriamento e maior a tensão de soldagem que será produzida quando a poça de fusão se cristalizar.

Isso tipo de soldagem a tensão não é eliminada facilmente, resultando em uma deformação significativa da solda.

Devido aos diferentes estados de tensão dos materiais em ambos os lados da solda, as trincas podem se formar facilmente na solda e na zona afetada pelo calor, e até mesmo levar ao descascamento do metal de solda e do metal de base.

3. Quanto maior for a diferença na condutividade térmica e na capacidade específica de calor entre materiais diferentes, mais difícil será a soldagem.

A condutividade térmica e a capacidade de calor específica do material podem afetar negativamente as condições de cristalização do metal de solda, engrossar gravemente a estrutura do grão e afetar a molhabilidade do metal refratário.

Portanto, é importante escolher uma fonte de calor forte para a soldagem e posicionar a fonte de calor de modo que fique inclinada para o lado do metal de base com boa condutividade térmica.

4. Quanto maior for a diferença de propriedades eletromagnéticas entre os diferentes materiais, mais difícil será a soldagem.

Quanto maior for a diferença nas propriedades eletromagnéticas entre os materiais, mais instável será o arco de soldagem, o que resultará em um resultado inferior. solda de qualidade.

5. Quanto mais compostos intermetálicos forem formados entre materiais diferentes, mais difícil será a soldagem.

A fragilidade dos compostos intermetálicos os torna propensos a causar rachaduras ou até mesmo fraturas na solda.

6. Durante a soldagem de materiais diferentes, as alterações na estrutura metalográfica ou a formação de novas estruturas na zona de soldagem podem resultar em uma deterioração do desempenho do material. junta soldadaapresentando dificuldades significativas na soldagem.

As propriedades mecânicas do zona de fusão e a zona afetada pelo calor da junta são ruins, com uma diminuição perceptível da resistência plástica.

Essa diminuição da resistência da junta e a presença de tensão de soldagem tornam a junta soldada de material diferente propensa a rachaduras, especialmente na zona afetada pelo calor.

7. Quanto maior for a oxidabilidade de materiais diferentes, mais difícil será a soldagem. Por exemplo, a soldagem por fusão de cobre e alumínio pode facilmente resultar na formação de óxidos de cobre e alumínio na poça de fusão.

Durante o resfriamento da cristalização, o óxido existente no limite do grão pode reduzir a força de ligação intergranular.

8. Quando materiais diferentes são soldados, é difícil que a solda e os dois metais de base atendam ao requisito de resistência igual.

Isso se deve ao fato de que elementos metálicos com baixos pontos de fusão são suscetíveis à queima e à evaporação durante a soldagem, alterando a composição química da solda e reduzindo suas propriedades mecânicas, principalmente ao soldar metais não ferrosos diferentes.