Como preparar ligas de alumínio para soldagem

A limpeza pré-soldagem é essencial para a qualidade das soldas de alumínio e ligas de alumínio. O alumínio oxida facilmente e forma uma película de óxido densa e dura que absorve umidade. Essa película dificulta a fusão adequada e é fonte de porosidade e inclusões. Óleo, ferrugem, escória e outras contaminações também podem causar poros. O fio e a junta devem, portanto, ser cuidadosamente limpos para remover óxido e óleo. Os três métodos principais são a desengraxagem, a limpeza química e a limpeza mecânica.

1. Desengraxamento

Limpe o óleo do fio de adição e da área de soldagem com gasolina, álcool, acetona, acetato de etila, tetracloreto de carbono ou outro solvente adequado. Limpe a ranhura e uma faixa que se estenda por 30 a 50 mm de cada lado.

2. Limpeza química

As soluções ácidas e alcalinas reagem com óleo, sujeira, ferrugem, incrustações e óxido para formar produtos solúveis e expor a superfície metálica da peça e do fio.

Para uma limpeza química completa:

1. Faça a gravação da peça e do fio por 10 a 15 minutos em uma solução de NaOH 8%–10% a uma temperatura de 40 a 60 °C.
2. Enxágue em água fria por cerca de 2 minutos.
3. Neutralize com uma solução de ácido nítrico diluída na proporção de 30% por volume. Não devem permanecer manchas amarelas ou pretas.
4. Enxágue por 2 a 3 minutos em água a 50–60 °C e esfregue com uma escova de cerdas duras.
5. Deixe secar por cerca de 30 minutos em um forno a 100–150 °C.

Se a peça for grande demais para ser totalmente imersa, remova o filme localmente:

1. Aqueça a ranhura e uma faixa de 30 a 50 mm de cada lado até 80 a 100 °C com uma chama de oxiacetileno.
2. Limpe essas áreas com uma solução de NaOH 10%–15%. Quando elas começarem a ficar brancas, neutralize-as com uma solução diluída de ácido nítrico 30%.
3. Enxágue bem com água fria.
4. Deixe a peça secar ao ar livre.

Nem a temperatura nem a concentração da solução devem ser excessivas. Uma reação excessivamente vigorosa forma uma película branca que prejudica a soldagem. A solução residual deve ser enxaguada para evitar corrosão por pite localizada e redução da vida útil. Graças aos avanços na fabricação de fios de adição, a limpeza química dos fios modernos geralmente não é mais necessária.

3. Limpeza mecânica

Os métodos mecânicos removem películas de óxido, produtos de corrosão e escória de laminação. São comumente utilizados para peças de grandes dimensões, ciclos de produção longos, soldas multicamadas ou contaminação renovada após a limpeza química.

Primeiro, desengraxe com gasolina, álcool, acetona ou outro solvente orgânico. Em seguida, use uma escova de arame de aço inoxidável ou um raspador para remover o óxido em uma área de até 50 mm de ambos os lados da ranhura, até que o brilho metálico apareça. Não utilize lixa nem disco de esmeril: o alumínio macio pode reter partículas abrasivas que, posteriormente, causam defeitos na solda. Após a limpeza mecânica, limpe a face final e ambos os lados da área de solda com acetona ou álcool para remover resíduos de óxido, óleo e outras contaminações.

A limpeza mecânica é simples, mas geralmente menos eficaz do que a limpeza química e apresenta dificuldade em remover o óxido do fio de adição. O uso dos dois métodos proporciona o melhor resultado, embora peças não críticas possam, às vezes, ser soldadas após apenas a desengraxagem.

A soldagem deve ser iniciada imediatamente, pois uma nova camada de óxido se forma durante o armazenamento. O intervalo após a limpeza não deve exceder 4 h; caso contrário, as peças devem ser limpas novamente. Esse requisito é especialmente importante em condições de alta umidade relativa. O fio de alumínio polido eletroquimicamente pode permanecer utilizável por um período relativamente longo ao ar livre e por quase seis meses quando selado em plástico.

4. Barras de apoio

O alumínio possui baixa resistência a altas temperaturas — apenas 10 MPa a 370 °C —, de modo que uma solda pode ceder ou ser perfurada pelo calor. Frequentemente, utiliza-se uma barra de apoio de grafite, aço inoxidável ou cobre para sustentar o metal fundido, permitindo, ao mesmo tempo, a penetração total. Uma barra de apoio de cobre não deve contaminar a solda: se o arco atingi-la, pode se formar uma liga de alumínio-cobre, criando uma zona frágil e sensível à corrosão. Usine uma ranhura arqueada diretamente abaixo da linha de solda para conferir à raiz da solda um perfil sólido.

O suporte também deve resfriar a raiz, reduzindo a zona afetada pelo calor e melhorando as propriedades da junta. Uma barra de cobre resfriada a água proporciona um excelente resfriamento, enquanto o aço inoxidável apresenta o pior efeito de resfriamento.

5. Dispositivos de fixação para soldagem

Dispositivos de fixação adequados ajudam a produzir soldas repetíveis e de alta qualidade com rapidez. Eles reduzem a necessidade de soldas de fixação, melhoram o alinhamento e simplificam a soldagem. O projeto deve aplicar a força de fixação de maneira uniforme, proporcionar bom acesso ao maçarico, permitir fácil remoção e ser o mais simples e prático possível.

6. Pré-aquecimento

As ligas de alumínio não tratáveis termicamente geralmente não requerem pré-aquecimento, enquanto as ligas tratáveis termicamente podem se beneficiar dele. O pré-aquecimento remove a umidade da superfície, reduz os gradientes de temperatura por meio de um aquecimento e resfriamento lentos, diminui a tendência a distorções, falta de penetração, porosidade e rachaduras, aumenta a velocidade de deslocamento e reduz o tempo em que o alumínio fundido permanece em alta temperatura, limitando assim a perda de elementos de liga.

Peças com espessura superior a 8 mm normalmente requerem pré-aquecimento. Utilize temperaturas entre 100 e 300 °C, pois o excesso de temperatura reduz a resistência da solda e a resistência à corrosão. O aquecimento pode ser realizado com chama de oxiacetileno ou em forno e deve abranger cerca de 150 mm de cada lado da linha de solda. Para juntas entre espessuras desiguais, não aqueça o lado mais fino.

Requisitos ambientais

A soldagem de alumínio é sensível à temperatura e à umidade do ambiente. O ambiente recomendado deve ter pelo menos 8 °C, com umidade relativa não superior a 80%.