Soldagem MIG x TIG x Soldagem por fricção-agitação para alumínio

Como as ligas de alumínio são amplamente utilizadas, seus processos de soldagem agora incluem a soldagem a arco metálico com gás pulsado, a soldagem a arco com gás e tungstênio em corrente alternada (TIG) e a soldagem por fricção-agitação, entre outros.

As ligas de alumínio geralmente apresentam boa maleabilidade a quente e a frio, bem como boa soldabilidade, e podem ser unidas por meio de processos convencionais de fusão. As opções mais comuns incluem soldagem a arco com gás de proteção, soldagem a arco com argônio, soldagem a arco de plasma, soldagem por resistência e soldagem por feixe de elétrons. Processos com alta potência térmica, energia concentrada e proteção eficaz são particularmente adequados.

Atualmente, o equipamento de transporte ferroviário é soldado principalmente por meio de processos automatizados com proteção a gás. Métodos avançados, como a soldagem híbrida a laser e arco, ainda estão em fase de desenvolvimento e em testes de aplicação em áreas limitadas.

Soldagem MIG

Equipamentos

Um sistema MIG é composto principalmente por uma fonte de alimentação, um controlador, um alimentador de arame, uma pistola de solda, um conjunto de cabos e um cabo de aterramento.

Características

A soldagem MIG oferece alta produtividade, e a soldagem MIG de alta corrente é especialmente indicada para chapas grossas. A deformação é um pouco maior após a soldagem, e a qualidade depende, em parte, do desempenho do equipamento. O controle da porosidade da solda é a principal preocupação. O hidrogênio pode entrar por diversas fontes.

Modo de transferência de metal

Os três modos de transferência são: curto-circuito, spray e spray projetado. O modo de curto-circuito utiliza um arco curto, acompanhado de um estalo, e apresenta penetração superficial. É utilizado principalmente para juntas em ângulo ou de topo em paredes de 1 a 2 mm, com baixa corrente e fio de 0,8 ou 1,0 mm. A transferência por spray apresenta um arco mais longo, acompanhado de um som de assobio, e produz uma penetração estreita e profunda em forma de dedo; isso pode resultar em fusão incompleta nas laterais, porosidade e trincas. A transferência por spray projetado apresenta um arco ligeiramente mais longo e um leve estalo. Ela produz um perfil de penetração em forma de bacia e melhores propriedades mecânicas do que a penetração rasa do curto-circuito ou a penetração em forma de dedo do spray.

A transferência por pulverização projetada é geralmente recomendada para a soldagem MIG de alumínio.

Fatores que afetam a qualidade

O argônio é o gás de proteção normalmente utilizado; misturas de Ar-He podem aumentar a eficiência e reduzir a porosidade. A velocidade de alimentação do fio, o ângulo da pistola, a velocidade de deslocamento e a altura do bico devem ser controlados. Utilize um revestimento PTFE ou de nylon em vez de um revestimento com mola metálica e não utilize um rolo de tração serrilhado.

Observação: 1.L = primeira passagem; 2.L = segunda passagem; o fio de adição é do mesmo material que o metal-base; o gás de proteção é Ar; G = passagem pelo verso.

Design de ranhuras

A geometria da junta é determinada pela espessura do material e pelo projeto estrutural. Os ângulos das ranhuras de alumínio devem ser maiores do que os de aço, pois os defeitos na raiz se formam com facilidade; uma abertura maior melhora as condições da raiz.

Na posição horizontal, aponte a pistola na direção do deslocamento, formando um ângulo de 5° a 20° em relação à vertical, com o fio inclinado para o lado que dissipa o calor com maior intensidade.

Materiais com espessura superior a 8 mm exigem várias passadas. A passada de raiz é fundamental, pois muitos defeitos na solda de alumínio ocorrem na raiz. Faça-a rapidamente, com um tamanho de perna pequeno, para que o metal depositado não cubra a raiz e não retenha defeitos.

Soldagem TIG

Equipamentos

Um sistema TIG é composto principalmente por uma fonte de alimentação de soldagem, um controlador e uma tocha.

Características

O TIG é adequado para chapas finas e oferece baixa distorção, baixa porosidade e alta qualidade para produtos exigentes. Utilize o TIG CA com proteção a gás no verso. O meio ciclo negativo remove a película de óxido, enquanto o meio ciclo positivo reduz o superaquecimento do tungstênio. As causas típicas de porosidade são argônio de baixa pureza, fio ou ranhuras sujos, proteção ineficaz, parâmetros inadequados, extensão excessiva do eletrodo e um arco muito longo ou instável.

Técnica de operação

A técnica usual para um soldador destro é a soldagem com a mão direita à frente: segure a tocha com a mão direita, o fio com a esquerda, incline a tocha 20° para a direita e alimente o fio em direção ao banho de fusão, formando um ângulo de 15° em relação à peça de trabalho.

Primeiro, forme um banho de fusão com o arco. Insira o fio nele por baixo do arco, realizando movimentos repetidos para frente e para trás. Não mova o fio muito para baixo do arco, pois a temperatura do banho de fusão diminuirá. Derreta a ponta do fio na borda dianteira do banho de fusão e mantenha-o dentro da zona de proteção.

Soldagem por fricção-agitação

Equipamentos

O processo é realizado por uma ferramenta rotativa composta por um pino perfilado, um suporte e um ressalto cilíndrico.

Princípio e Características

A ferramenta rotativa transfere calor de atrito para a junta, levando o material a um estado termoplástico plastificado à medida que a ferramenta se desloca ao longo da costura. No início, o pino perfilado gira rapidamente e penetra na junta. O atrito entre o pino e o metal forma uma camada termoplástica, enquanto o contato com o ressalto fornece calor adicional. O metal plastificado se desloca continuamente da parte dianteira da ferramenta para a traseira e preenche a cavidade. A zona de solda sofre compressão, aquecimento por atrito, deformação plástica, transferência, difusão e recristalização.

As vantagens incluem:

1. Juntamento em estado sólido.
2. Pouca ou nenhuma distorção.
3. Capacidade de unir materiais difíceis, como alumínio de alta resistência, peças fundidas e compósitos.
4. Sem gás de proteção.
5. Excelentes propriedades mecânicas, especialmente no que diz respeito ao comportamento à fadiga.
6. Sem fumaça prejudicial, radiação infravermelha ou radiação ultravioleta.
7. Alta velocidade de deslocamento.
8. Sem defeitos de soldagem por fusão, como poros e trincas.
9. Normalmente, não é necessária nenhuma preparação prévia à soldagem na área da junta.
10. Não há grãos colunares na junta; o fluxo plástico refina os grãos.

As limitações incluem:

1. Não é permitido reforço por soldagem; as extremidades da peça devem formar uma junta de topo, e não é permitido realizar soldas em ângulo.
2. Atualmente, não é possível soldar superfícies curvas tridimensionais.
3. A saliência da ferramenta pode deixar um orifício de saída na extremidade da junta.
4. Um suporte deve resistir à força de atrito.
5. O desalinhamento e a folga nas juntas exigem um controle rigoroso.
6. Atualmente, o uso na produção está restrito aos metais leves.