Soldagem de alumínio: um guia detalhado para soldagem de alumínio

Soldagem de alumínio

O alumínio é, sem dúvida, um material extremamente útil para aplicações de engenharia, como aeroespacial, fabricação de automóveis e fabricação de chapas metálicas. Suas principais vantagens são a relação resistência-peso, a resistência à corrosão e a boa condutividade térmica e elétrica.

Como acontece com qualquer metal com tais aplicações, a soldabilidade é uma propriedade fundamental para sua ampla aplicabilidade. A soldagem de alumínio é uma habilidade exigente que requer conhecimento e prática para ser dominada.

Neste artigo, discutimos a soldagem de alumínio, os diferentes tipos de soldagem de alumínio e as melhores práticas recomendadas por especialistas do setor.

Por que soldar alumínio é um desafio?

O alumínio é um dos metais mais difíceis de soldar devido a algumas de suas propriedades inerentes ao material. Estas propriedades distinguem-no de outros metais soldáveis ​​comuns, como ferro ou aço. Os principais desafios são explicados abaixo.

Alta condutividade térmica, baixo ponto de fusão

O efeito combinado destas duas propriedades significa que a condução de calor através do alumínio é muito rápida e difícil de controlar. Problemas como distorção de peças, trincas e desgaste são muito prováveis ​​devido a essas características.

Camada de óxido de alumínio

A camada de óxido na superfície do alumínio é frequentemente citada como a razão de sua resistência à corrosão. No entanto, é problemático durante a soldagem porque sua temperatura de fusão é aproximadamente 1400 °C superior à de uma liga de alumínio média (funde a aproximadamente 660 °C). Essa incompatibilidade resulta em qualidade de solda e resistência da junta inconsistentes.

Soldagem de costuras de alumínio

contaminação

O alumínio fundido absorve facilmente compostos contaminantes como o hidrogênio do meio ambiente, causando poros ou rachaduras no composto.

Fraca capacidade de alimentação do fio

Os consumíveis de soldagem de alumínio costumam ser mais macios do que outros consumíveis de soldagem. Isso dificulta o manuseio com um alimentador automático.

Sem mudança de cor

A maioria dos metais muda de cor antes de derreter. O alumínio é uma exceção. Um soldador de alumínio, portanto, não recebe nenhuma indicação de quando o metal está prestes a derreter.

5 técnicas para soldar alumínio

Agora que estamos cientes dos vários desafios envolvidos na soldagem de alumínio, vamos discutir as diferentes técnicas de soldagem de alumínio predominantes na indústria.

1. Soldagem com gás inerte de tungstênio (TIG)

A primeira escolha de soldadores para soldagem de alumínio é a soldagem TIG de alumínio. Este método é adequado porque oferece ao soldador a maior liberdade. Eles podem controlar a entrada de calor no equipamento, permitindo-lhes soldar através da camada de óxido e posteriormente controlar a poça de fusão, garantindo ao mesmo tempo que o metal não deforma devido a temperaturas excessivas.

Em geral, o AC TIG de alta frequência é preferível devido aos níveis mais baixos de contaminação. A razão para isso é que o eletrodo de tungstênio não precisa entrar em contato com a peça de trabalho, reduzindo o risco de acúmulo na poça de fusão.

A desvantagem é que a soldagem TIG é mais lenta e mais cara, devido à configuração cara e aos altos requisitos de habilidade.

Soldagem TIG e MIG de alumínio

2. Soldagem com gás inerte de metal (MIG)

A segunda opção para profissionais é a soldagem MIG de alumínio. É ideal para aplicações de soldagem de alumínio devido à sua facilidade de uso, baixo custo e ampla disponibilidade. A qualidade da costura de solda não é tão alta quanto no TIG, mas os resultados ainda são bons.

Permite um controle adequado do processo de soldagem e é mais rápido que o TIG. Problemas comuns na soldagem de alumínio, como alta condutividade térmica, podem ser resolvidos ajustando parâmetros do processo, como taxa de alimentação e pré-aquecimento da peça.

No entanto, a suavidade do fio de alumínio pode ser problemática. Para evitar este problema, é necessária uma pistola de carretel ou uma pistola de empurrar/puxar. Além disso, a soldagem MIG de alumínio requer gás argônio 100% puro, que, embora barato, geralmente não está disponível nas oficinas devido ao seu uso limitado.

Apesar destas limitações, a soldagem MIG continua sendo um dos melhores métodos para soldagem de alumínio.

3. Soldagem por feixe de elétrons

A soldagem por feixe de elétrons é um processo altamente preciso e eficaz para soldagem de alumínio. Um feixe concentrado de elétrons de alta velocidade é direcionado ao ponto de conexão, criando uma zona local de alta temperatura para soldagem.

É preciso e limpo, pois aplica calor direcionado exatamente ao local desejado, minimizando a zona afetada pelo calor e os defeitos associados. Além disso, o feixe de elétrons é muito rápido (cerca de 10 vezes mais rápido que TIG ou MIG), o que significa que não há tempo suficiente para que calor adicional penetre no material.

Além disso, a pureza dos cordões de solda é alta porque a soldagem a jato ocorre no vácuo. Isto significa que a maioria dos contaminantes são removidos da zona de solda durante a preparação. Por outro lado, o feixe de elétrons pode penetrar até 15 cm de profundidade no alumínio, ampliando suas propriedades de soldagem para mais do que apenas a soldagem de chapas metálicas.

As desvantagens da soldagem por feixe de elétrons são o alto custo e a experiência necessária. Além disso, devido ao tamanho limitado da câmara destas máquinas, existem limitações no tamanho das peças. Isto pode ser um problema ao processar perfis longos de alumínio.

Soldagem a laser de alumínio

4. Soldagem a laser

A soldagem a laser de alumínio é bastante semelhante à soldagem por feixe de elétrons, mas é ligeiramente inferior a ela em termos de qualidade de soldagem, precisão e profundidade de soldagem.

Este procedimento usa um feixe de laser em vez de um feixe de elétrons. Também oferece a vantagem de emissão de calor precisa e direta e alta velocidade. As limitações também decorrem dos custos e do conhecimento especializado necessário.

Outra vantagem da soldagem a laser é a capacidade de alcançar espaços apertados porque o feixe de laser é muito fino, ao contrário de uma tocha de soldagem. É útil na soldagem de estruturas de chapa metálica com características dobradas.

Soldagem por fricção

5. Soldagem por fricção e mistura

A soldagem por fricção é um processo inovador de soldagem de alumínio que está rapidamente ganhando importância na indústria devido ao seu alto potencial. Uma ferramenta rotativa é usada para gerar calor no ponto de conexão por meio de fricção.

Sua principal vantagem é ser um processo de estado sólido que solda materiais abaixo do seu ponto de fusão. Os problemas relacionados com o calor são, portanto, quase completamente eliminados. A zona afetada pelo calor é pequena, não há mecanismo para a entrada de contaminantes na junta, pois ela nunca derrete e não ocorre deformação.

Além disso, a soldagem por fricção é repetível e não muito cara. No entanto, como mencionado acima, ainda é uma tecnologia em desenvolvimento que levará algum tempo para atingir todo o seu potencial.

Como você se prepara para a soldagem de alumínio?

Conforme mencionado no início, a soldagem do alumínio é um desafio. A solução está na habilidade e experiência. Nesta seção, discutiremos alguns cuidados e dicas de preparação para soldadores de alumínio que podem melhorar sua curva de aprendizado.

A limpeza é importante

A limpeza da superfície da peça é uma parte importante do processo de preparação. Tem dois objetivos: remover sujeiras como óleo e poeira e remover a camada de óxido de alumínio. Ambos têm um efeito prejudicial na qualidade da soldagem porque permitem que contaminantes entrem na zona de soldagem.

Agentes de limpeza como acetona ou soluções alcalinas são frequentemente usados ​​para remover partículas de sujeira e vapor de água. Eles são baratos e facilmente disponíveis. Para óxidos, uma escova metálica geralmente é suficiente.

Soldagem de alumínio

Método de soldagem apropriado

Os processos comuns de soldagem de alumínio são explicados acima. Embora existam poucas opções de escolha, decidir sobre a técnica mais adequada é uma decisão importante.

Normalmente isto se resume a uma decisão entre TIG ou MIG. Embora TIG seja o método preferido, requer tempo e um soldador de alumínio experiente. Além disso, você precisará de um soldador TIG especial na oficina. Na maioria dos casos, os soldadores de alumínio escolhem o MIG devido à sua facilidade de uso e qualidade suficiente em aplicações gerais.

Escolhendo o preenchimento certo

O material de enchimento desempenha um papel crucial na definição da resistência da solda. Para otimizar a qualidade da sua aplicação de soldagem de alumínio, você deve selecionar o fio mais adequado. A escolha depende, em última análise, de fatores como o processo de soldagem, a qualidade do alumínio e as propriedades desejadas.

As propriedades do metal de adição devem ser o mais próximo possível do metal base. O diâmetro do fio afeta a quantidade de material que entra na poça de fusão e determina fatores como resistência, estanqueidade, ductilidade, etc.

As cargas de alumínio mais comuns são 4043 e 5356. 4043 é mais adequado para soldas expostas a temperaturas extremas, com risco de rachaduras e que precisam parecer limpas. O 5356, por outro lado, é mais focado na resistência e oferece alta resistência à tração e ao cisalhamento.

Considere o gás inerte apropriado

Tanto o MIG quanto o TIG usam um gás inerte para proteger a poça de fusão de ambientes reativos. A composição do gás afeta a qualidade da solda e é, portanto, outra decisão que deve ser tomada durante a fase de preparação.

Em geral, o argônio 100% puro é uma boa escolha para ambos os processos. É barato e facilmente disponível. Em alguns casos, os soldadores de alumínio preferem adicionar até 20-25% de hélio à mistura para obter velocidades de soldagem e tensões de arco mais altas.

O que fazer e o que não fazer na soldagem de alumínio

Os soldadores de alumínio oferecem uma variedade de dicas e truques profissionais para melhorar a qualidade da soldagem do alumínio. Os pontos mais importantes estão resumidos abaixo:

Direção de soldagem

  • Limpe o metal: Embora já mencionado, enfatizamos novamente este ponto porque tem um enorme impacto na qualidade geral da solda.
  • Armazenamento adequado: Armazenar o alumínio em local seco evita a reoxidação após a limpeza.
  • Pré-aquecendo o alumínio: Para obter uma temperatura uniforme em toda a peça, é melhor pré-aquecer o alumínio antes da soldagem. Isto evita a condução de calor interna desigual e, assim, reduz deformações e fissuras. Além disso, também pode ajudar a remover a umidade.
  • Maior velocidade de cruzeiro: Velocidades de movimento rápidas são preferidas para minimizar a entrada de calor na zona de solda. A alta condutividade térmica do alumínio pode distribuir rapidamente o calor, permitindo a entrada de calor adicional da fonte de calor. Isso pode eventualmente levar à deformação da peça.
  • Use ângulos de tocha estreitos: Um ângulo de tocha de 15° é ideal para soldagem TIG e MIG de alumínio.
  • “Push Weld” com MIG: Usar o método de choque (inclinar a tocha para longe da direção de deslocamento) ajuda a melhorar a proteção do gás e a prevenir defeitos de soldagem.

Considerações sobre soldagem de alumínio

A soldagem de alumínio é um processo de formato quase final que geralmente requer pós-processamento para atingir o formato final.

peça de alumínio soldada

Inspeção de qualidade

O controle de qualidade da solda é um procedimento de rotina. Ele garante que os requisitos sejam atendidos e que a conexão possa suportar as condições operacionais para as quais foi projetada.

As inspeções mais comumente realizadas são inspeções visuais para defeitos como porosidade, rebaixos, queimaduras, etc. Testes não destrutivos (END) usando técnicas como raios X e testes de penetrante também são usados ​​para avaliar a qualidade da solda.

Tratamento térmico

Quando soldados, os metais perdem algumas das propriedades do material, como a resistência. Sua composição química também pode mudar devido a impurezas e altas temperaturas.
Portanto, é prática comum submeter a junta soldada a tratamento térmico para restaurar sua resistência e melhorar sua qualidade. O tipo de tratamento térmico depende do metal base, do material de enchimento e dos requisitos de qualidade.

envelhecimento

O envelhecimento é outro processo de tratamento térmico frequentemente utilizado após a soldagem de alumínio. A solda é mantida em baixas temperaturas (~200°C) por um longo período de tempo para restaurar parte de sua resistência original.

Tratamento da superfície

Os tratamentos de superfície são uma boa maneira de eliminar efeitos de soldagem, como descoloração e pontos de calor. Isto é feito através de meios mecânicos, como escovação ou polimento, e meios químicos/eletroquímicos.

Os tratamentos de superfície, como pintura ou revestimento, muitas vezes também são realizados na fase final para obter o acabamento cosmético desejado.

WayKen facilita seus tratamentos de soldagem

Além disso, oferecemos serviços completos de usinagem e tratamento de superfície. Seja para prototipagem ou produção de peças, você obtém seu produto de maneira econômica. Basta fazer upload de seus arquivos CAD e obter um orçamento gratuito.

Experimente o Wayken agora

Concluindo

A soldagem de alumínio é sem dúvida uma das tecnologias de fabricação mais importantes na indústria manufatureira. Desde várias placas de alumínio até chapas finas, é um método de montagem confiável.

Perguntas frequentes

O alumínio pode ser soldado a outros tipos de alumínio ou outros materiais?

Soldar diferentes tipos de alumínio é possível, mas não é tão comum. Contudo, as classes e o material de enchimento devem ser compatíveis e o processo muitas vezes requer controles especiais para alcançar bons resultados.

Quais são as aplicações comuns da soldagem de alumínio?

A soldagem de alumínio é comumente usada em indústrias como aeroespacial, automotiva, marítima, médica e de eletrodomésticos.

Conteúdo Relacionado

Voltar para o blog

Deixe um comentário

Os comentários precisam ser aprovados antes da publicação.