O que é soldagem de metais?

A importância da soldagem de metais na manufatura moderna é evidente. Ela serve como uma ponte entre o mundo da manufatura e uma das tecnologias-chave para alcançar projetos estruturais complexos e a fabricação de produtos. Com o avanço contínuo da tecnologia e a expansão constante dos campos de aplicação, a soldagem de metais desempenhará um papel ainda mais importante na indústria manufatureira do futuro. Mas o que é soldagem de metais? Hoje, vamos aprender sobre a definição, os princípios básicos, os principais métodos e as áreas de aplicação da soldagem de metais.

O que é soldagem de metais?

A soldagem de metais é uma operação que une dois ou mais objetos metálicos (do mesmo metal ou de metais diferentes) por meio de calor, pressão ou ambos. O método de soldagem de metais pode ser usado para unir dois metais relacionados com perfeição e é uma atividade importante na construção civil, geralmente utilizada para unir materiais aplicando calor. Os processos de soldagem incluem vários tipos e métodos, como soldagem a arco, soldagem MIG, soldagem TIG e soldagem com eletrodo revestido (eletrodo de chumbo), cada um com suas próprias características e aplicações. A soldagem de metais é amplamente utilizada em diversos setores, como fabricação de máquinas, construção naval, aeroespacial, indústria automobilística, petroquímica, tecnologia eletrônica e construção civil.

Quais são as vantagens e desvantagens da soldagem de metais?

Como uma importante tecnologia de união, a soldagem de metais apresenta uma série de vantagens e desvantagens.

Quais são os materiais comuns usados ​​na soldagem de metais?

Existem muitos materiais comumente usados ​​na soldagem de metais . A seguir, alguns materiais metálicos comuns e suas aplicações na soldagem:

1 Aço:

• Aço macio: possui boa soldabilidade e é frequentemente usado na fabricação de diversas peças e componentes estruturais.
  Aço de médio carbono: como o aço 45, que possui boas propriedades mecânicas gerais e é frequentemente usado na fabricação de peças móveis de alta resistência, como rotores de turbinas, pistões de compressores, etc.
• Aço-liga: como o 40Cr, que apresenta boas propriedades mecânicas gerais após têmpera e revenido. É frequentemente utilizado na fabricação de peças de velocidade e carga médias, como engrenagens de máquinas-ferramenta, eixos, etc. O aço para moldes também é um tipo de aço-liga e é frequentemente utilizado na fabricação de diversos moldes.

2. Alumínio e ligas de alumínio:

As ligas de alumínio são leves e resistentes à corrosão, sendo amplamente utilizadas nas indústrias aeroespacial, automotiva, de equipamentos eletrônicos e de eletrodomésticos. A soldagem a laser de ligas de alumínio permite a produção de invólucros soldados com altíssima resistência e sem risco de poros ou fissuras.

O aço inoxidável inclui o aço inoxidável austenítico, o aço inoxidável ferrítico e o aço inoxidável martensítico.O aço inoxidável austenítico apresenta bom desempenho de soldagem, o aço inoxidável ferrítico possui alta tenacidade e o aço inoxidável martensítico apresenta efeito de soldagem insatisfatório, porém baixo custo. O aço inoxidável é comumente utilizado nas indústrias alimentícia e médica devido às suas propriedades higiênicas.

4. Cobre e ligas de cobre:

O cobre e suas ligas possuem alta condutividade elétrica, condutividade térmica e resistência. A soldagem a laser permite soldar materiais de cobre de forma rápida e eficiente, sendo utilizada na fabricação de peças estruturais complexas e componentes eletrônicos. O cobre e suas ligas também são comumente utilizados em aplicações elétricas e decorativas.

5. Ferro fundido:
Embora o ferro fundido tenha baixa soldabilidade, ele ainda pode ser usado para reparar algumas peças importantes de ferro fundido após processos adequados de soldagem, como pré-aquecimento e seleção de eletrodos apropriados.

6. Outros metais não ferrosos:
Metais como titânio, níquel, estanho, cromo, nióbio, ouro, prata e outras ligas apresentam características de soldagem distintas, tanto na soldagem a laser quanto em outros métodos, podendo ser selecionados de acordo com necessidades específicas.

7. Liga especial:
Ligas como as à base de níquel, ligas à base de cobalto, etc., possuem propriedades físicas e químicas especiais e são frequentemente utilizadas para soldagem em ambientes agressivos, como alta temperatura, alta pressão e corrosão.

Quais são os diferentes tipos de soldagem de metais?

A soldagem de metais é um processo importante para unir metais. Os métodos de soldagem podem ser divididos em vários tipos, de acordo com o grau de aquecimento e as características do processo durante a soldagem. Aqui estão alguns tipos comuns de soldagem de metais:

1. Soldagem MIG (Soldagem a Arco Metálico com Gás – GMAW)

A soldagem a arco é um método que utiliza um eletrodo fundido e um gás externo como meio de arco para proteger as gotas de metal, a poça de fusão e o metal em alta temperatura na zona de soldagem. O gás de proteção geralmente é um gás inerte (como argônio ou hélio), adequado para a soldagem de materiais como alumínio e ligas de alumínio, cobre e ligas de cobre, e aço inoxidável. Praticamente não há perdas por oxidação ou queima durante o processo de soldagem, o processo metalúrgico é simples e o custo é relativamente baixo.

2. Soldagem TIG (Soldagem a Arco de Gás Tungstênio – GTAW)

Um eletrodo de tungstênio não fundente é usado para gerar um arco sob a proteção de gás inerte, aquecendo e fundindo a peça de trabalho. A qualidade da soldagem é alta e o método é adequado para soldagem de alta precisão de diversos materiais metálicos, incluindo aço carbono, aço inoxidável, liga de alumínio, etc. O arco é estável e a eficiência térmica é alta, permitindo soldagem contínua e em alta velocidade.

3. Soldagem com eletrodo revestido (Soldagem a arco com eletrodo revestido – SMAW)

Um método de soldagem fácil de operar e altamente flexível, capaz de se adaptar às necessidades de soldagem de diversos materiais de aço, diferentes espessuras e diversas localizações espaciais. A qualidade da solda é fortemente influenciada pelo nível técnico do soldador, o que exige alta habilidade e experiência. O equipamento é simples e de baixo custo, sendo adequado para soldagem de pequenos lotes, peças de diferentes tipos e formatos complexos.

4. Soldagem a arco com arame tubular (FCAW)

O arame de solda com núcleo de fluxo fusível é usado como eletrodo, o material base como contraeletrodo e CO2 puro ou CO2 + Ar como gás de proteção. O arame de solda é preenchido com uma mistura de fluxo que cria uma fina camada de escória líquida que envolve as gotas e cobre a poça de fusão durante a soldagem, proporcionando proteção adicional. É adequado para soldagem automática, semiautomática ou totalmente automática. Possui alta eficiência de soldagem e é indicado para soldar aço carbono, aço-liga de baixa dureza, aço inoxidável e ferro fundido.

5. Soldagem por Arco Submerso (SAW)

O arco elétrico queima sob a camada de fluxo, e a máquina completa automaticamente a ignição do arco, a alimentação do eletrodo, o movimento do arco e outras ações. A corrente de soldagem é alta, a produtividade é elevada e a profundidade de penetração é grande, o que permite economizar tempo de usinagem de ranhuras e materiais de soldagem. O efeito de proteção é bom, o processo metalúrgico é perfeito, os parâmetros de soldagem são estáveis ​​e a forma da solda é esteticamente agradável. No entanto, a adaptabilidade é limitada, sendo adequada apenas para soldagem em superfícies planas, e a estrutura do equipamento é complexa e o investimento é elevado.

De que forma os processos de soldagem afetam a seleção de metais?

1. Soldagem MIG (Soldagem a Arco Metálico com Gás – GMAW)

• Tipo de metal: A soldagem MIG é adequada para aço inoxidável, alumínio, magnésio, cobre e outros metais. Semelhante à soldagem TIG, a soldagem MIG também utiliza gás inerte (como argônio) ou gás reativo (como dióxido de carbono ou mistura de gases) para proteção. Para soldas que exigem maior velocidade de soldagem e maior profundidade de penetração, a soldagem MIG é a opção mais adequada.
• Limitações : A soldagem MIG tem requisitos elevados quanto ao ambiente de soldagem, e o efeito de proteção do gás precisa ser garantido para evitar a oxidação da solda.

2. Soldagem TIG (Soldagem a Arco de Gás Tungstênio – GTAW)

• Tipo de metal : A maior vantagem da soldagem TIG é a capacidade de soldar uma variedade de metais e ligas, incluindo aço inoxidável, ligas de níquel, titânio, alumínio, magnésio, cobre, etc. Seu arco é concentrado e a entrada de calor é controlável, tornando-a ideal para soldar chapas finas e metais com alto ponto de fusão. Para metais ativos (como alumínio e magnésio) e suas ligas, a soldagem TIG pode prevenir eficazmente a oxidação devido à proteção com gás inerte (como o argônio), garantindo a qualidade da solda.
• Limitações : Embora a soldagem TIG seja amplamente aplicável, pode ser menos eficiente para produção em grande volume e soldagem de chapas grossas.

3. Soldagem com eletrodo revestido (Soldagem a arco com eletrodo revestido – SMAW)

• Tipo de metal: A soldagem a arco pode soldar aço carbono, aço de baixa liga, aço inoxidável e outros metais. Ela protege a junta de solda através do revestimento de gás e escória gerados pela vareta de soldagem e evita a contaminação da junta de solda por oxigênio e nitrogênio da atmosfera. Para soldas com estruturas complexas que são difíceis de mecanizar ou automatizar, a soldagem a arco apresenta boa adaptabilidade.
• Limitações: A eficiência da soldagem a arco é relativamente baixa e exige alta habilidade do soldador.

4. Soldagem a arco com arame tubular (FCAW)

• Tipo de metal: A soldagem a arco com arame tubular combina as vantagens da soldagem a arco com eletrodo revestido e da soldagem com proteção gasosa, sendo adequada para soldar uma variedade de materiais metálicos. O arame de solda é preenchido com pó que derrete durante o processo de soldagem, produzindo gás protetor e escória para proteger a solda. É especialmente indicada para aplicações que exigem soldas de alta qualidade, como a soldagem de equipamentos sob pressão.
• Limitações: A soldagem a arco com arame tubular exige alta qualidade do arame e um processo de soldagem eficiente. É necessário garantir a distribuição uniforme do pó e a adequação dos parâmetros de soldagem.

5. Soldagem por Arco Submerso (SAW)

• Tipo de metal: A soldagem por arco submerso é amplamente utilizada na soldagem de peças pesadas, como estruturas de aço, caldeiras e vasos de pressão, devido à sua alta eficiência, alta qualidade e facilidade de automação.É adequado para soldar aço carbono, aço de baixa liga e outros metais ferrosos, mas apresenta problemas de aplicabilidade na soldagem de metais não ferrosos (como cobre, alumínio e magnésio), pois sua alta condutividade térmica e fácil oxidação podem levar a uma baixa qualidade da solda.
• Limitações: A soldagem por arco submerso tem requisitos elevados quanto ao ambiente de soldagem, sendo necessário garantir cobertura uniforme do fluxo e combustão estável.

Quais ferramentas são essenciais para soldagem de metais?

As ferramentas e equipamentos necessários para a soldagem de metais incluem principalmente máquinas de solda, eletrodos, grampos de soldagem, materiais de enchimento, etc.

1. Máquina de solda

A máquina de solda é o equipamento principal para soldagem de metais e é usada para converter energia elétrica em energia térmica, necessária para a soldagem. Os tipos mais comuns de máquinas de solda incluem:

• Máquina de solda: Uma fonte de energia para soldagem usada para converter corrente alternada em baixa tensão e alta corrente. É um equipamento essencial em operações de soldagem.
• Máquina de soldagem a laser: Utilizando um feixe de laser como fonte de calor para soldagem, apresenta as vantagens de alta precisão, alta eficiência e pequena zona afetada pelo calor.
• Máquina de solda ultrassônica: A energia gerada pelas vibrações ultrassônicas derrete e une metais, sendo adequada para soldar alguns materiais específicos.

2. Eletrodo

Durante o processo de soldagem, os eletrodos desempenham a função de transmitir corrente, fundir o metal e formar as soldas. Dependendo do método de soldagem, o formato do eletrodo também varia:

• Vareta de solda: Na soldagem elétrica, a vareta de solda atua como um eletrodo e consiste em um núcleo metálico e um revestimento. Quando a vareta de solda entra em contato com a peça a ser soldada e é energizada, ela derrete e forma uma solda com a peça.
• Eletrodos para pistola de solda: Na soldagem a gás ou em alguns métodos especiais de soldagem, a pistola de solda pode conter eletrodos para gerar e manter um arco ou chama.
• Eletrodo para soldagem por resistência: Na soldagem por resistência, o eletrodo é utilizado para fixar a peça a ser soldada e conduzir corrente elétrica, fazendo com que a peça derreta e se una sob a ação do calor resistivo. Esses eletrodos são geralmente feitos de materiais como cobre, cromo, zircônio e cobre, que são resistentes a altas temperaturas e possuem boa condutividade elétrica.

3. Grampo de soldagem

A garra de soldagem é uma ferramenta usada para segurar o eletrodo e transmitir a corrente de soldagem durante as operações de soldagem. Ela não só garante que o soldador possa controlar o eletrodo de forma estável durante o processo de soldagem, como também protege as mãos do soldador, até certo ponto, da alta temperatura e da luz do arco. Portanto, a garra de soldagem também pode ser considerada um tipo de equipamento de segurança.

4. Materiais de enchimento

Em alguns métodos de soldagem, para aumentar a resistência e a vedação da solda, é necessário utilizar materiais de enchimento:

• Arame de solda: Em métodos de soldagem como a soldagem com proteção gasosa e a soldagem a arco de tungstênio com gás, o arame de solda é alimentado na solda como material de enchimento e forma uma solda juntamente com o metal base fundido.
• Solda: Em métodos de soldagem a baixa temperatura, como a soldagem com estanho, a solda é usada para preencher a solda e unir as peças metálicas. A solda geralmente é feita de ligas metálicas com baixos pontos de fusão, como as ligas de estanho-chumbo.

Perguntas frequentes

1. O que significa soldagem de metais?

A soldagem de metais é um importante método de processamento de metais. Sua importância reside principalmente no fato de que ela permite unir materiais metálicos de diferentes materiais, formatos e tamanhos para formar uma estrutura coesa, aumentando assim a resistência e a estabilidade da mesma. Através da soldagem, peças metálicas danificadas podem ser reparadas e sua vida útil prolongada, além de poderem ser processadas e transformadas para atender a necessidades específicas de uso. A soldagem desempenha um papel fundamental na produção de produtos metálicos, como estruturas de aço, tubos metálicos, trilhos ferroviários, etc., que são fabricados por meio dessa tecnologia.

2. Qual metal de soldagem é utilizado?

Na soldagem de metais, o método de soldagem utilizado depende principalmente de fatores como o material, a espessura, os requisitos de resistência e as condições de produção do metal.A seguir, apresentamos alguns métodos comuns de soldagem e seus respectivos materiais metálicos: Soldagem a arco: Adequada para a soldagem de diversos materiais metálicos, incluindo aço, alumínio, cobre, etc. Os métodos comuns de soldagem a arco incluem soldagem a arco manual, soldagem a arco submerso, soldagem a arco com argônio, etc. Soldagem a gás: Utiliza a combustão de oxigênio e gás para produzir altas temperaturas, sendo adequada para a soldagem de materiais metálicos finos e ligas com pontos de fusão mais baixos. Soldagem a laser: Com alta precisão e eficiência, é adequada para a soldagem de peças de precisão e materiais em chapas finas, como aço inoxidável, liga de alumínio, etc. Soldagem por resistência: Adequada para a soldagem de pequenas peças metálicas, como chapas finas e filamentos, bem como estruturas metálicas que exigem conexões de alta resistência.

3. O que é soldagem e quais são suas aplicações?

A soldagem é um método de união de peças adjacentes por meio da aplicação de calor ou pressão, ou ambos, com ou sem material de enchimento. A soldagem é utilizada em uma ampla variedade de aplicações e desempenha um papel importante no desenvolvimento de aeronaves, espaçonaves e outros setores de transporte. A soldagem a arco com gás tungstênio (GTAW) é utilizada em projetos aeronáuticos e outros na indústria de transporte, onde a precisão da tecnologia GTAW se mostra ideal para o trabalho com alumínio e ligas especiais, reduzindo o peso e o consumo de combustível. A tecnologia de soldagem de metais é amplamente utilizada na indústria da construção civil para criar estruturas de aço resistentes, através da fusão de diversos componentes de aço. Além disso, a soldagem de metais é amplamente utilizada na fabricação de vasos de pressão, pontes, estruturas prediais, aeronaves e espaçonaves, vagões ferroviários e para fins gerais, bem como nas indústrias naval, automotiva, elétrica, eletrônica e de defesa. A soldagem de metais também é amplamente utilizada na indústria automotiva para diversas finalidades, incluindo reparo de veículos, produção de tanques de combustível, vasos de pressão e tubulações.

4. Qual é o princípio da soldagem?

Em termos simples, o princípio da soldagem é usar calor para fundir materiais metálicos e formar uma ligação entre os metais. O processo específico inclui principalmente: ① Aquecimento: No início da soldagem, o metal na área a ser soldada precisa ser aquecido por uma fonte de calor até atingir a temperatura de fusão. ② Fusão: Sob a ação da fonte de calor, o metal na área a ser soldada funde gradualmente, formando uma poça de fusão. Os átomos de metal na poça de fusão perdem sua força de ligação e podem se mover livremente. ③ Resfriamento e solidificação: A poça de fusão se solidifica gradualmente após o resfriamento, formando uma liga metálica sólida. Durante o processo de solidificação, os átomos de metal na poça de fusão se rearranjam para formar uma estrutura cristalina. ④ Ligação metálica: Através do processo de aquecimento, fusão e resfriamento, os átomos de metal na área a ser soldada se difundem e se combinam, formando uma ligação forte.

Resumo

A soldagem de metais é um método de união de peças adjacentes por meio da aplicação de calor ou pressão, ou ambos, com ou sem material de adição. A soldagem de metais é uma tecnologia versátil, amplamente utilizada em diversos setores industriais, que proporciona alta resistência, precisão, confiabilidade e durabilidade. Com o desenvolvimento e a inovação contínuos da tecnologia de soldagem, a soldagem de metais continuará a desempenhar um papel cada vez mais importante no futuro.

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Este artigo foi escrito por vários colaboradores da LS. A LS é uma referência no setor de manufatura, com foco em usinagem CNC , fabricação de chapas metálicas , impressão 3D e moldagem por injeção .com/metal-casting">estampagem de metal e muito mais.