EU. A diferença entre latão e cobre
Latão
O latão é uma liga de cor amarela composta de cobre e zinco. O latão comum é composto apenas por esses dois elementos, enquanto o latão especial é composto por mais de dois elementos, como chumbo, estanho, manganês, níquel, ferro e silício.
O latão com teor de cobre de 62% a 68% tem ponto de fusão variando de 934 a 967 graus. É conhecido por sua forte resistência ao desgaste e boas propriedades mecânicas, tornando-o adequado para uso na fabricação de equipamentos sob pressão.
O latão especial também é conhecido por sua alta resistência, dureza e resistência à corrosão química. Isso o torna uma escolha popular para a produção de tubos sem costura, que podem ser usados em aplicações como trocadores de calor, condensadores, tubulações de baixa temperatura e tubulações de transporte submarino.
Além de tubos, o latão também pode ser usado na fabricação de chapas, barras, peças fundidas e outros produtos. Com sua forte plasticidade e alto teor de cobre, o latão é um material ideal para a fabricação de equipamentos sob pressão.
Cobre vermelho
O cobre vermelho é um tipo de cobre que recebe o nome de sua cor roxo-avermelhada. Também é conhecido como cobre puro industrial e é composto exclusivamente de cobre.
O cobre vermelho tem ponto de fusão de 1083°C e não sofre transformação isomérica. Sua densidade relativa é 8,9, cinco vezes maior que a do magnésio. Também é cerca de 15% mais pesado que o aço comum.
Quando uma película de óxido se forma em sua superfície, o cobre vermelho assume uma tonalidade roxo-avermelhada, por isso é chamado de cobre vermelho. Este cobre também contém uma certa quantidade de oxigênio e às vezes é chamado de cobre contendo oxigênio.
II. Método de soldagem de latão
Os métodos para soldagem de latão incluem soldagem a gás, soldagem a arco de carbono, soldagem a arco manual e soldagem a arco de argônio.
1. Soldagem a gás de latão
A soldagem a gás é o método mais utilizado na soldagem de latão devido à baixa temperatura da chama de soldagem a gás, o que reduz a evaporação do zinco no latão em comparação aos métodos de soldagem elétrica.
Os fios de soldagem comumente usados para soldagem de latão a gás são o fio 221, o fio 222 e o fio 224. Esses fios contêm elementos como silício, estanho e ferro, que ajudam a prevenir e reduzir a evaporação e a perda de queima de zinco durante o processo de soldagem, garantindo a qualidade da solda e evitando a formação de poros.
Dois tipos de fluxo são comumente usados na soldagem de latão a gás: pó sólido e fluxo de gás. O fluxo gasoso é composto por borato de metila e metanol, como o agente gasoso 301. Esse fluxo ajuda a melhorar a qualidade da solda e a prevenir contaminações.
2. Soldagem a arco manual de latão
Além do cobre 227 e do cobre 237, eletrodos caseiros também podem ser usados para soldagem de latão. Durante a soldagem a arco de latão, recomenda-se usar uma fonte de alimentação CC com o eletrodo positivo conectado à peça de trabalho e o eletrodo negativo conectado ao eletrodo.
Antes de soldar, é importante limpar completamente a superfície da peça. O ângulo da ranhura deve estar entre 60 e 70 graus para garantir a formação adequada da solda.
Para melhorar a qualidade da solda, a peça deve ser pré-aquecida a uma temperatura entre 150 a 250°C. Durante a soldagem, recomenda-se utilizar um arco curto e um movimento linear sem oscilações transversais ou para frente e para trás. A velocidade de soldagem deve ser alta para melhores resultados.
É importante observar que as soldagens de latão que entram em contato com meios corrosivos, como água do mar e amônia, devem ser recozidas após a soldagem para aliviar qualquer tensão de soldagem.
3. Soldagem manual a arco de argônio de latão
Fios de soldagem de latão padrão, como fio 221, fio 222 e fio 224, podem ser usados para soldagem manual de arco de argônio de latão. Alternativamente, podem ser utilizados materiais de enchimento com a mesma composição do metal base.
Tanto a conexão positiva DC quanto a soldagem AC podem ser usadas para este processo. Ao usar a soldagem CA, a evaporação do zinco é menor em comparação com a conexão positiva CC.
Na maioria dos casos, o pré-aquecimento não é necessário antes da soldagem. No entanto, se houver uma diferença significativa na espessura da placa, poderá ser necessário pré-aquecimento.
Recomenda-se soldar o mais rápido possível para obter os melhores resultados. Após a soldagem, a soldagem deve ser aquecida a uma temperatura entre 300 a 400°C para recozimento para aliviar qualquer tensão de soldagem e evitar rachaduras durante o uso.
4. Soldagem a arco de carbono e latão
Para soldagem a arco de latão carbono, o fio 221, o fio 222 e o fio 224 podem ser selecionados com base na composição do metal base. Alternativamente, também pode ser usado fio de solda de latão feito por você mesmo.
O fluxo de gás 301 pode ser usado como fluxo durante a soldagem.
Recomenda-se o uso de soldagem a arco curto para minimizar a evaporação e a perda de zinco por queima.
III. Método de soldagem de cobre vermelho
O cobre vermelho, também conhecido como cobre puro industrial, pode ser soldado usando vários métodos, como soldagem a gás, soldagem manual por arco de carbono, soldagem manual por arco elétrico, soldagem manual por arco de argônio e soldagem automática para estruturas maiores.
1. Soldagem a gás de cobre vermelho
As juntas de topo são o método preferido para soldar cobre vermelho, com juntas sobrepostas e juntas em T sendo usadas apenas quando necessário. Existem duas opções de fios de soldagem na soldagem a gás: fios de soldagem que contêm elementos desoxidantes, como os fios 201 e 202, ou uma combinação de fio de cobre geral e metal base, utilizando o agente gasoso 301 como fluxo. Uma chama neutra deve ser usada durante a soldagem a gás do cobre vermelho.
2. Soldagem a arco manual de cobre vermelho
Na soldagem a arco manual, o bastão de solda de cobre vermelho 107 é usado com um núcleo de soldagem de cobre vermelho (T2, T3). Antes de soldar, é importante limpar as bordas da junta de soldagem.
Caso a espessura da peça seja superior a 4mm, é necessário pré-aquecimento, com temperatura de aproximadamente 400 a 500°C. O eletrodo de cobre 107 deve ser usado para soldagem e uma fonte de alimentação de conexão reversa DC deve ser adotada.
Durante a soldagem, um arco curto deve ser utilizado e a haste de soldagem não deve se mover lateralmente. Um movimento linear alternativo da haste de soldagem pode melhorar a formação da solda. Para soldas longas, o método de soldagem reversa passo a passo deve ser usado. A velocidade de soldagem deve ser a mais rápida possível.
Ao soldar múltiplas camadas, é importante remover qualquer escória entre as camadas. A soldagem deve ser realizada em área bem ventilada para evitar envenenamento por cobre. Após a soldagem, a solda deve ser achatada com um martelo para aliviar o estresse e melhorar a qualidade da solda.
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3. Soldagem manual a arco de argônio de cobre vermelho
Na soldagem manual a arco de argônio de cobre vermelho, fios de soldagem como fio 201 (fio de soldagem de cobre vermelho especial), fio 202 e fio de cobre vermelho T2 podem ser usados. Antes da soldagem, é importante limpar as bordas de soldagem da peça de trabalho e a superfície do fio de soldagem de qualquer filme de óxido, óleo ou outros contaminantes para evitar defeitos como poros e inclusões de escória. Isso pode ser feito através de métodos de limpeza mecânica ou química.
O tamanho da ranhura feita na peça depende de sua espessura. Se a espessura for inferior a 3 mm, não será necessária nenhuma ranhura. Para espessuras de 3 a 10 mm, uma ranhura em V deve ser aberta com um ângulo de 60 a 70 graus. Se a espessura for superior a 10 mm, deve ser feita uma ranhura em X com ângulo de 60 a 70 graus. Geralmente é recomendado evitar bordas rombas para evitar penetração incompleta. A folga para juntas de topo deve estar entre 0,5 e 1,5 mm, dependendo da espessura da placa e do tamanho da ranhura.
A conexão positiva DC é geralmente usada para soldagem manual a arco de argônio de cobre vermelho, com o eletrodo de tungstênio conectado ao eletrodo positivo. Para evitar poros e garantir fusão e penetração confiáveis da raiz da solda, é necessário aumentar a velocidade de soldagem, reduzir o consumo de argônio e pré-aquecer a peça. A temperatura de pré-aquecimento deve estar entre 150 e 300°C para peças com menos de 3 mm de espessura, e entre 350 e 500°C para peças com espessura superior a 3 mm. A temperatura de pré-aquecimento não deve ser muito elevada, pois pode reduzir as propriedades mecânicas da junta soldada.
4. Soldagem a arco de carbono de cobre vermelho
A soldagem a arco de carbono também pode ser usada para cobre vermelho. Eletrodos de carbono e eletrodos de grafite podem ser usados como eletrodos de soldagem, e o fio de soldagem usado é o mesmo usado na soldagem a gás. O metal base também pode ser cortado e o fluxo de gás 301 pode ser usado como fluxo.
4. Exemplos de soldagem de liga de cobre
Exemplo 1. Soldagem manual com gás inerte de tungstênio (TIG) de tubulação de cobre
Durante a instalação do equipamento, uma empresa precisou soldar seis tubos de cobre (modelo T2) com dimensões de Φ180mm×10mm. Para esta tarefa, a soldagem manual com gás inerte de tungstênio foi empregada com grande sucesso. As etapas do processo de soldagem foram as seguintes:
1. Preparação Pré-Soldagem
1.1 O equipamento de soldagem utilizado foi uma máquina de solda TIG WSE-350 AC/DC com polaridade DC positiva. O material de soldagem escolhido foi o fio de cobre (fio 201), com diâmetro de 3mm. A pureza do gás argônio foi ≥99,96%.
1.2 Os chanfros foram alinhados sem deixar espaços entre eles.
1.3 A área de soldagem do tubo de cobre e do fio de cobre foi mantida livre de óleo, camadas de oxidação, umidade e outros contaminantes e exibiu brilho metálico.
1.4 Parâmetros de soldagem: Um eletrodo de cério e tungstênio de Φ3mm foi usado junto com um bico de Φ14mm. A corrente de soldagem foi ajustada entre 160~180A e o fluxo de gás argônio foi de 15L/min.
1.5 Pré-aquecimento: Devido à alta condutividade térmica e coeficiente de expansão térmica do cobre, bem como à sua fragilidade quando aquecido, o bisel do tubo de cobre e a área de 60 mm de cada lado foram pré-aquecidos antes da soldagem. Este pré-aquecimento foi realizado utilizando chama oxi-acetileno, atingindo uma temperatura de aproximadamente 500°C. A temperatura foi medida com um termômetro de contato pontual.
1.6 Duas áreas do tubo foram soldadas por pontos (dividindo a circunferência do tubo em três partes iguais, duas das quais foram soldadas por pontos e uma foi o ponto inicial da solda). As soldas de pontos tinham um comprimento necessário ≥10mm e uma altura de solda adequada de 3mm.
2. Procedimento de soldagem
O processo de soldagem foi realizado em duas camadas: uma passagem de raiz e uma passagem de cobertura. Toda a soldagem foi feita na posição de soldagem rotacional, especificamente entre 10 e 11h30 no mostrador de um relógio, com uma rotação ascendente aleatória durante a soldagem.
2.1 Passo de raiz: O passeio de raiz foi realizado utilizando uma técnica de soldagem à esquerda. Durante a soldagem, foram tomadas medidas para evitar a formação de bolsas de gás, inclusões de escória, respingos de solda e penetração incompleta. O ângulo entre o fio de soldagem e a superfície do tubo foi mantido o menor possível para melhorar a eficácia da blindagem de argônio, conforme mostrado na Figura 7.
Garanta o movimento suave da pistola de soldagem e o controle adequado da temperatura da poça de fusão. Não deve ser nem muito alto nem muito baixo para que o processo de soldagem prossiga sem problemas. É crucial monitorar de perto o fluxo do cobre fundido na poça de fusão e controlar o tempo de fusão e penetração.
Quando o metal fundido na poça de fusão começa a afundar ligeiramente, isso indica penetração (com boa formação de raiz básica).
Adote um método de alimentação de arame “interrompido” para inserção do arame de enchimento, ou seja, o arame de solda de cobre avança e recua alternadamente. O arame deve avançar “rapidamente” e recuar “de forma limpa”, mantendo este estado enquanto solda uniformemente para frente. Se a velocidade de soldagem for ligeiramente lenta ou a penetração for irregular, poderá ocorrer penetração incompleta ou queima, resultando em nódulos de soldagem. O método de formação do arco, junta e operação são iguais ao método de soldagem a arco de argônio mencionado anteriormente.
2.2 Soldagem da camada de cobertura: A pistola de soldagem oscila para a esquerda e para a direita e o fio de soldagem é alimentado com o movimento da pistola de soldagem. Quando o arco se mover para ambos os lados da ranhura, faça uma pequena pausa e adicione fio de solda para preencher a ranhura e subir 1,5 ~ 2 mm acima da superfície do tubo. A pistola de soldagem e o fio de soldagem devem cooperar adequadamente e balançar uniformemente para controlar a consistência do formato da poça de fusão e produzir uma solda de excelente qualidade por dentro e por fora.
3. Precauções:
1) Durante a soldagem, o “toque de tungstênio” (isto é, o eletrodo de tungstênio entra em contato com o fio de soldagem ou com a poça de fusão) é estritamente proibido. Se ocorrer “toque de tungstênio” durante a soldagem, uma grande quantidade de poeira metálica e vapores entrarão na poça de fusão, resultando em numerosos poros ou rachaduras em forma de favo de mel na solda. Se ocorrer “toque de tungstênio”, pare a soldagem, trate-a com esmerilhamento e substitua o eletrodo de tungstênio ou reafie a ponta de tungstênio até que o metal esteja livre de manchas de cobre.
2) Garanta um contato firme das linhas sobrepostas e evite riscar a superfície do tubo.
3) Depois que a solda esfriar um pouco, gire o tubo e prenda-o firmemente.
4) Controle a temperatura intercalar. Se a fusão da soldagem se tornar difícil, isso indica uma temperatura baixa. Reaqueça acima de 500°C antes de soldar novamente para evitar fusão incompleta ou defeitos de fusão deficientes.
5) Garanta uma boa fusão, velocidade de soldagem um pouco mais rápida e alimentação de fio adequada. Preste atenção à fusão simultânea do metal base e do fio de soldagem para se fundirem em um para evitar fusão incompleta ou defeitos de fusão deficientes.
6) Ao extinguir o arco de soldagem, a pistola de soldagem não deve ser levantada imediatamente. Continue a usar a função de gás de proteção pós-fluxo para proteger a poça de fusão e evitar a formação de poros.
4. Tratamento pós-soldagem:
Após a inspeção, se não houver defeitos como poros, rachaduras ou inclusões de escória, reaqueça a área de soldagem da junta do tubo soldado a 600 ~ 700 ℃ e, em seguida, tempere-a com água da torneira para aumentar a plasticidade da área de soldagem.
Exemplo 2: Soldagem oxi-acetileno de uma folha fina de cobre roxo com δ=2mm
O waterstop na piscina de resfriamento do alto-forno é composto por folhas finas de cobre roxo com δ = 2 mm soldadas entre si. A soldagem é um desafio devido à excelente condutividade térmica do cobre.
Ou a temperatura é insuficiente para formar uma poça de fusão, resultando em metal não fundido ou mal fundido na solda, ou a temperatura é muito alta, fazendo com que uma grande área da zona de soldagem derreta, resultando em defeitos de soldagem, como queima ou pedaços de solda. Soldar finas folhas de cobre roxo é um problema bastante “complicado”.
O problema pode ser efetivamente resolvido usando o método de soldagem por “brasagem de latão”. Os preparativos antes da soldagem e o processo de operação de soldagem são os seguintes:
1) Descontamine 60 mm de cada lado da costura de solda e use uma escova de aço para polir e revelar o brilho metálico.
2) As peças de trabalho são emparelhadas sem ranhura e a folga de emparelhamento deve ser inferior a 1 mm.
3) Use fio de soldagem de latão silício Ф3mm (fio 224) com fluxo de soldagem 301.
4) Nivelar a área a ser soldada (a almofada é feita de chapa de aço plana, que deve ser mais espessa para evitar deformações térmicas).
5) Pré-aqueça. Dois soldadores usam tochas de soldagem médias e chamas neutras para aquecer a área de soldagem simultaneamente, atingindo uma temperatura de 500 ~ 600 ℃. Uma pessoa solda e a outra continua a aquecer o local de soldagem para garantir o progresso estável do processo de soldagem.
6) O soldador de pré-aquecimento usa uma chama neutra e o soldador de soldagem usa uma chama levemente oxidante.
7) A soldagem a ponto e a soldagem formal devem ser realizadas continuamente, com uma distância de soldagem a ponto de 60 ~ 80 mm. O ponto de soldagem por pontos deve ser menor.
8) Preste muita atenção às mudanças de temperatura na área de soldagem durante o aquecimento e a soldagem para evitar que seja muito alta ou muito baixa. Geralmente, julgue visualmente pelo vermelho escuro (550 ~ 600 ℃).
9) O movimento do bico de soldagem deve ser constante e avançar a uma velocidade uniforme. O núcleo da chama (ponto branco) deve estar 5~8mm acima da poça de fusão. O contorno da chama deve sempre cobrir a poça de fusão para evitar contato com o ar. Certifique-se de que o líquido de latão se espalhe natural e suavemente em ambos os lados da solda e penetre na lacuna.
10) Para tornar a estrutura cristalina da junta soldada mais densa e melhorar sua resistência e tenacidade, bata na solda com um pequeno martelo após a soldagem.
11) Realize um teste de estanqueidade após a soldagem.
