1. Soldagem a arco manual
A soldagem a arco manual é o método de soldagem mais antigo desenvolvido e ainda o mais amplamente utilizado entre todas as técnicas de soldagem a arco.
Ele emprega uma haste de soldagem revestida externamente como eletrodo e metal de adição, com o arco queimando entre a extremidade da haste de soldagem e a superfície da peça a ser soldada.
Sob os efeitos térmicos de um arco elétrico, o revestimento pode gerar gás para proteger o arco, por um lado, e por outro, pode produzir escória para cobrir a superfície da poça de fusão, evitando que o metal fundido interaja com o gás circundante. .
O papel mais significativo da escória é sofrer reações físico-químicas com o metal fundido ou introduzir elementos de liga, melhorando assim as propriedades da costura de solda.
O equipamento de soldagem a arco é simples, portátil e flexível em operação. Pode ser usado para soldar costuras curtas em reparos e montagens, especialmente para soldagem em áreas de difícil acesso.
Com a haste de soldagem apropriada, a soldagem a arco pode ser aplicada à maioria dos aços carbono industriais, aço inoxidável, ferro fundido, cobre, alumínio, níquel e suas ligas.
2. Soldagem com gás inerte de tungstênio (TIG)
Este é um tipo de soldagem a arco com proteção de gás com eletrodo não consumível, onde um arco entre o eletrodo de tungstênio e a peça de trabalho faz com que o metal derreta e forme uma costura de solda.
Durante o processo de soldagem, o eletrodo de tungstênio não derrete e serve apenas como eletrodo.
Simultaneamente, o gás argônio ou hélio é alimentado pelo bocal da tocha de soldagem para proteção. Metal adicional pode ser adicionado conforme necessário, um processo conhecido internacionalmente como soldagem TIG.
A soldagem com gás inerte de tungstênio (TIG) é um método excelente para unir chapas metálicas finas e para soldagem de passe de raiz devido ao seu controle superior sobre a entrada de calor.
Este método pode ser aplicado a quase todas as conexões metálicas, especialmente útil para soldagem de metais como alumínio e magnésio, que formam óxidos refratários, bem como metais reativos como titânio e zircônio.
Embora este método de soldagem ofereça soldas de alta qualidade, sua velocidade é mais lenta em comparação com outras técnicas de soldagem a arco.
3. Soldagem a arco metálico a gás (GMAW)
Este método de soldagem utiliza o calor do arco ardente entre o fio de soldagem alimentado continuamente e a peça de trabalho. O arco é protegido por gás pulverizado pelo bocal da tocha.
A soldagem a arco de metal a gás normalmente usa gases de proteção, como argônio, hélio, CO2 ou uma mistura desses gases.
Quando argônio ou hélio é usado como gás de proteção, ele é chamado de soldagem com gás inerte metálico (MIG), um termo comumente usado internacionalmente.
Quando uma mistura de gás inerte e gás oxidante (O2, CO2) é usada como gás de proteção, ou quando gás CO2 ou uma mistura de CO2 + O2 é usada, é universalmente chamada de soldagem Metal Active Gas (MAG).
As principais vantagens da soldagem MAG incluem a capacidade de soldar convenientemente em uma variedade de posições, juntamente com alta velocidade de soldagem e taxa de deposição.
A soldagem MAG é compatível com a maioria dos principais metais, incluindo aço carbono e ligas de aço. Em contraste, a soldagem por arco de metal a gás (GMAW) com proteção de gás inerte é adequada para aço inoxidável, alumínio, magnésio, cobre, titânio, zircônio e ligas de níquel. Este método de soldagem também pode ser usado para soldagem por pontos.
4. Soldagem a arco de plasma
A soldagem a arco de plasma é um tipo de soldagem a arco com eletrodo não consumível. Ele utiliza um arco comprimido entre o eletrodo e a peça de trabalho (conhecido como arco transferido) para realizar a soldagem.
O eletrodo normalmente usado é feito de tungstênio. O gás plasma que gera o arco plasma pode ser argônio, nitrogênio, hélio ou uma mistura de dois.
Além disso, um gás inerte é utilizado para proteção através do bocal. Durante a soldagem, pode-se adicionar metal de adição, embora nem sempre seja necessário.
Durante a soldagem a arco plasma, devido ao seu arco reto e alta densidade de energia, a penetração do arco é forte. O efeito de buraco de fechadura produzido durante a soldagem a arco de plasma permite a soldagem de topo da maioria dos metais dentro de uma determinada faixa de espessura, sem a necessidade de uma ranhura, garantindo uma fusão consistente e até costuras de solda.
Portanto, a soldagem a arco plasma apresenta alto índice de produtividade e excelente qualidade de solda. Entretanto, o equipamento de soldagem a arco de plasma, incluindo o bocal, é relativamente complexo e requer alto controle sobre os parâmetros do processo de soldagem.
A maioria dos metais que podem ser soldados com soldagem com gás inerte de tungstênio (TIG) também podem ser soldados com soldagem a arco de plasma.
Comparado a isso, a soldagem a arco de plasma pode ser realizada de forma mais eficaz para metais extremamente finos com menos de 1 mm.
5. Soldagem por arco de fio tubular
A soldagem a arco de fio tubular também utiliza o arco ardente entre o fio de soldagem alimentado continuamente e a peça de trabalho como fonte de calor para soldagem, o que pode ser considerado um tipo de soldagem a arco de metal a gás. O fio de soldagem utilizado é tubular, preenchido com diversos componentes de fluxo.
Durante a soldagem, o gás protetor, principalmente CO2, é adicionado externamente. O fluxo, quando aquecido, se decompõe ou derrete, fornecendo assim escória para proteger a poça de fusão, a difusão da liga e a estabilização do arco.
A soldagem a arco com núcleo de fluxo, além dos benefícios da soldagem a arco de metal a gás acima mencionado, é metalurgicamente superior devido à função do fluxo interno. Este método pode ser aplicado para soldar várias juntas da maioria dos metais ferrosos.
A soldagem a arco fluxado tem sido amplamente adotada em vários países industriais avançados. O termo “fio fluxado” é o que atualmente chamamos de “fio de soldagem tubular”.
6. Soldagem por resistência
Esta categoria de métodos de soldagem utiliza calor por resistência como fonte de energia, incluindo soldagem por escória elétrica alimentada por calor por resistência de escória fundida e soldagem por resistência alimentada por calor por resistência sólida. A soldagem elétrica com escória, que possui características únicas, será discutida posteriormente.
Esta seção apresenta principalmente vários tipos de soldagem por resistência que usam calor de resistência sólida como fonte de energia, incluindo soldagem a ponto, soldagem por costura, soldagem por projeção e soldagem de topo.
A soldagem por resistência é um método que derrete as superfícies de contato entre duas peças de trabalho usando o calor resistivo gerado quando a corrente passa pelas peças de trabalho sob uma certa pressão do eletrodo. Este processo geralmente emprega uma grande corrente.
Para evitar arcos na superfície de contato e para soldar o metal da costura, a pressão deve ser aplicada de forma consistente durante a soldagem. Neste tipo de soldagem por resistência, a limpeza da superfície da peça é fundamental para alcançar uma qualidade de solda estável.
Portanto, é essencial limpar as superfícies de contato entre o eletrodo e a peça e entre as peças antes da soldagem.
Soldagem a ponto, soldagem por costura e soldagem por projeção são caracterizadas por alta corrente de soldagem (monofásica, de alguns milhares a dezenas de milhares de amperes), curto tempo de energização (de alguns ciclos a alguns segundos), equipamentos caros e complexos e alta produtividade, tornando-os adequados para produção em massa.
Esses métodos são usados principalmente para soldar conjuntos de chapas finas com menos de 3 mm de espessura. Eles podem soldar todos os tipos de aços, metais não ferrosos como alumínio e magnésio, suas ligas e aço inoxidável.
7. Soldagem por feixe de elétrons
A soldagem por feixe de elétrons é um método que utiliza a energia térmica produzida quando um feixe de elétrons concentrado de alta velocidade atinge a superfície de uma peça de trabalho.
Durante a soldagem por feixe de elétrons, um canhão de elétrons gera e acelera o feixe de elétrons.
Os tipos comuns de soldagem por feixe de elétrons incluem: soldagem por feixe de elétrons de alto vácuo, soldagem por feixe de elétrons de baixo vácuo e soldagem por feixe de elétrons sem vácuo.
Os dois primeiros métodos são realizados dentro de uma câmara de vácuo. O tempo de preparação para soldagem (principalmente o tempo para bombeamento de vácuo) é bastante extenso e o tamanho da peça é limitado pelo tamanho da câmara de vácuo.
Comparada à soldagem a arco, a soldagem por feixe de elétrons se distingue por sua penetração profunda na solda, largura de fusão estreita e alta pureza metálica. É versátil, capaz de soldar com precisão em materiais finos, bem como lidar com componentes muito grossos, de até 300mm.
Todos os metais e ligas que podem ser soldados por fusão usando outros métodos são adequados para soldagem por feixe de elétrons. É usado principalmente para soldagem de produtos de alta qualidade.
Além disso, pode resolver os problemas de soldagem associados a metais diferentes, metais facilmente oxidados e metais difíceis de fundir. No entanto, não é adequado para itens produzidos em massa.
8. Soldagem a laser
A soldagem a laser utiliza um fluxo de fótons monocromático, coerente e de alta potência, focado em um feixe de laser, como fonte de calor para o processo de soldagem. Esta abordagem de soldagem normalmente envolve soldagem a laser de potência contínua e soldagem a laser de potência pulsada.
A vantagem da soldagem a laser é que ela não precisa ser conduzida no vácuo, mas a desvantagem é que seu poder de penetração não é tão forte quanto a soldagem por feixe de elétrons.
A soldagem a laser permite um controle preciso da energia, possibilitando assim a soldagem de microdispositivos de precisão. Pode ser aplicado a muitos metais, especialmente resolvendo a soldagem de alguns metais diferentes e difíceis de soldar.
9. Brasagem
A energia para brasagem pode vir do calor da reação química ou da energia térmica indireta. Ele emprega um metal com ponto de fusão inferior ao do material que está sendo brasado como enchimento.
Este metal derrete com o aquecimento e a ação capilar atrai o enchimento para a lacuna na superfície de contato da junta, molhando a superfície do metal que está sendo brasado.
Este processo resulta em uma junta soldada por difusão mútua entre as fases líquida e sólida. Portanto, a brasagem é um método de soldagem que envolve fases sólidas e líquidas.
A brasagem opera a uma temperatura de aquecimento relativamente baixa, deixando o metal base não derretido sem exigir qualquer pressão aplicada.
No entanto, é necessário tomar certas medidas para limpar a superfície da peça de trabalho de óleo, poeira e camadas de oxidação antes da brasagem. Este é um passo crucial para garantir uma boa molhagem da peça e a qualidade da junta.
A brasagem é classificada como brasagem dura quando a linha liquidus da liga de brasagem está acima de 450°C, mas abaixo do ponto de fusão do metal base. Quando cai abaixo de 450 ℃, é denominado brasagem suave.
Dependendo da fonte de calor ou do método de aquecimento, a brasagem pode ser categorizada em brasagem por chama, brasagem por indução, brasagem em forno, brasagem por imersão, brasagem por resistência e muito mais.
Dada a temperatura de aquecimento relativamente baixa durante a brasagem, há um impacto mínimo nas propriedades do material da peça, com redução da deformação por tensão. Contudo, a resistência das juntas soldadas tende a ser menor, com baixa resistência ao calor.
A brasagem pode ser usada para unir aço carbono, aço inoxidável, ligas de alta temperatura, alumínio, cobre e outros materiais metálicos. Também permite a conexão de metais diferentes, bem como metais e não metais.
É particularmente adequado para juntas que suportam cargas baixas ou operam em temperatura ambiente, e especialmente aplicável para peças de costura multissoldadas complexas, em miniatura e de precisão.
10. Soldagem por eletroescória
A soldagem por eletroescória é um método que utiliza o calor resistivo da escória fundida como fonte de energia. O processo de soldagem é conduzido em um vão de montagem formado pelas faces finais de duas peças e dois cursores de cobre resfriados a água em posição de soldagem vertical.
Durante a soldagem, o calor resistivo gerado pela corrente elétrica que passa pela escória fundida é utilizado para derreter as extremidades das peças.
Dependendo do formato do eletrodo usado durante a soldagem, a soldagem por eletroescória pode ser categorizada em soldagem por eletroescória com eletrodo de fio, soldagem por eletroescória com eletrodo de placa e soldagem por eletroescória com bico consumível.
As vantagens da soldagem por eletroescória incluem sua capacidade de soldar peças de grandes espessuras (variando de 30 mm a mais de 1000 mm) e sua alta taxa de produção. É predominantemente empregado para soldagem de juntas de topo e juntas em T.
A soldagem por eletroescória pode ser utilizada na soldagem de diversas estruturas de aço, e também na soldagem de montagem de peças fundidas.
Devido ao lento processo de aquecimento e resfriamento, a junta de soldagem por eletroescória possui uma ampla zona afetada pelo calor com microestruturas grosseiras, resultando em maior tenacidade. Portanto, geralmente requer tratamento térmico pós-soldagem.
11. Soldagem de alta frequência
A soldagem de alta frequência emprega resistência ao calor no estado sólido como fonte de energia.
Durante o processo de soldagem, a corrente de alta frequência gera calor de resistência dentro da peça, aquecendo a superfície da área de soldagem até um estado fundido ou quase plástico.
Posteriormente, uma força de forjamento é aplicada (ou não), resultando na fusão dos metais. Portanto, é um tipo de método de soldagem por resistência no estado sólido.
A soldagem de alta frequência pode ser categorizada em soldagem de alta frequência de contato e soldagem de alta frequência por indução com base em como a corrente de alta frequência gera calor na peça de trabalho.
Na soldagem por contato de alta frequência, a corrente de alta frequência é transferida para a peça de trabalho por meio de contato mecânico. Na soldagem por indução de alta frequência, a corrente de alta frequência induz uma corrente elétrica dentro da peça através do efeito de acoplamento de uma bobina de indução externa.
A soldagem de alta frequência é um método de soldagem altamente especializado que requer equipamentos dedicados de acordo com o produto.
Oferece alta taxa de produção, com velocidades de soldagem de até 30m/min. É usado principalmente para soldar costuras longitudinais ou espirais na fabricação de tubos.
12. Soldagem a gás
A soldagem a gás é um tipo de método de soldagem que utiliza uma chama de gás como fonte de calor. A mais comumente utilizada é a chama oxi-acetileno, tendo o acetileno como combustível.
Embora o equipamento seja simples e fácil de usar, a soldagem a gás apresenta taxa de aquecimento mais lenta e menor produtividade. Também produz uma zona afetada pelo calor maior e é provável que resulte em deformação significativa.
A soldagem a gás pode ser usada para unir muitos metais ferrosos, metais não ferrosos e suas ligas. É normalmente utilizado para reparos e soldagem de chapas finas de peça única.
13. Soldagem a Gás Pressão
A soldagem a gás sob pressão, assim como a soldagem a gás, usa uma chama de gás como fonte de calor. Durante o processo, as extremidades das duas peças a serem unidas são aquecidas a uma determinada temperatura e, em seguida, é aplicada pressão suficiente para obter uma junta robusta.
Este método é um tipo de soldagem em fase sólida. Durante a soldagem a gás sob pressão, nenhum metal de adição é adicionado. É comumente usado para soldagem de trilhos e soldagem de vergalhões.
14. Soldagem Explosiva
A soldagem explosiva é outro método de soldagem no estado sólido que utiliza o calor de uma reação química como fonte de energia.
No entanto, aproveita a energia gerada a partir de uma detonação explosiva para facilitar a união de metais. Sob a influência de uma onda explosiva, dois pedaços de metal podem ser acelerados e impactados para formar uma ligação metálica em menos de um segundo.
De todos os métodos de soldagem, a soldagem explosiva oferece a mais ampla gama para unir metais diferentes. Ele pode fundir dois metais metalurgicamente incompatíveis em várias juntas de transição.
A soldagem explosiva é comumente usada para revestimento superficial de grandes placas planas e é um método eficiente para a fabricação de placas compostas.
15. Soldagem por fricção
A soldagem por fricção é um processo de soldagem no estado sólido alimentado por energia mecânica. Ele utiliza o calor gerado pelo atrito mecânico entre duas superfícies para obter a conexão do metal.
O calor na soldagem por fricção concentra-se na junta, portanto a zona afetada pelo calor é estreita.
A pressão deve ser aplicada entre as duas superfícies e, na maioria dos casos, a pressão é aumentada no final da fase de aquecimento, fazendo com que o metal aquecido sofra forjamento retorcido e se ligue. Normalmente, a superfície da junta não derrete.
A soldagem por fricção oferece alta produtividade e, em teoria, praticamente todos os metais que podem ser forjados a quente podem ser soldados por fricção. Esta técnica também pode ser usada para soldar metais diferentes.
É aplicável a peças com diâmetro máximo de seção transversal circular de 100 mm.
16. Soldagem Ultrassônica
A soldagem ultrassônica é um método de soldagem de estado sólido que depende da energia mecânica como fonte de energia.
Durante o processo, a peça sob pressão estática relativamente baixa é submetida a vibrações de alta frequência produzidas pelo poste acústico. Isto induz intenso atrito na superfície da junta, aquecendo-a até a temperatura de soldagem e formando uma ligação.
A soldagem ultrassônica pode ser utilizada para a união da maioria dos materiais metálicos, facilitando a soldagem de metais, metais dissimilares e a junção entre metais e não metais.
Este método é adequado para a produção repetitiva de fios metálicos, folhas ou chapas metálicas finas com menos de 2-3 mm de espessura.
17. Soldagem por Difusão
A soldagem por difusão normalmente utiliza calor indireto como fonte de energia para soldagem em fase sólida. Geralmente é realizado sob vácuo ou em atmosfera protetora.
Durante o processo de soldagem, as superfícies das duas peças a serem soldadas são colocadas em contato sob altas temperaturas e pressão substancial, e são mantidas ali por um certo período de tempo para atingir distâncias interatômicas. A difusão atômica subsequente resulta em ligação.
Antes da soldagem, não apenas a superfície da peça precisa ser limpa de óxidos e outras impurezas, mas a rugosidade da superfície também deve estar abaixo de um determinado valor para garantir a qualidade da solda.
A soldagem por difusão praticamente não apresenta efeitos prejudiciais nas propriedades dos materiais a serem unidos.
Pode ser usado para soldar uma ampla gama de metais homogêneos e heterogêneos, bem como alguns materiais não metálicos, como cerâmica.
Além disso, a soldagem por difusão é capaz de unir estruturas e componentes complexos com diferenças significativas de espessura.
