Metais diferentes referem-se a metais compostos por elementos diferentes, como alumínio e cobre, ou ligas formadas a partir dos mesmos metais básicos com diferenças distintas em suas propriedades metalúrgicas, como propriedades físicas e químicas. Eles podem ser usados como metal base, metal de adição ou metal de solda.
A soldagem de materiais diferentes refere-se ao processo de união de dois ou mais materiais com diferentes composições químicas, estruturas metalúrgicas e desempenho sob condições específicas de processo.
O tipo mais comum de soldagem de metais dissimilares é a soldagem de aços dissimilares, seguida pela soldagem de metais não ferrosos dissimilares e pela soldagem de aços e metais não ferrosos.
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Em termos de forma da junta, existem três cenários básicos: a união de dois metais básicos diferentes, a união do mesmo metal base, mas com metais de adição diferentes (como aço temperado e revenido de médio carbono unido com materiais de soldagem austeníticos), e a união de placas metálicas compostas.
A soldagem de materiais diferentes envolve a soldagem de dois metais diferentes, resultando em uma camada de transição com propriedades e microestrutura diferentes do metal base.
A soldagem de metais diferentes é muito mais complexa do que a de materiais semelhantes em termos de mecanismo de soldagem e operação tecnológica devido às diferenças significativas nas propriedades elementares, propriedades físicas e propriedades químicas.
Os principais desafios na soldagem de materiais diferentes são os seguintes:
1. Quanto maior a diferença nos pontos de fusão entre os diferentes materiais, mais desafiador será a soldagem.
Isso ocorre porque quando o material com baixo ponto de fusão atinge seu estado de fusão, o material com maior ponto de fusão permanece sólido. Neste ponto, o material derretido pode penetrar facilmente no limite de grão da zona superaquecida, levando à perda de material de baixo ponto de fusão, à queima ou evaporação de elementos de liga e dificultando a soldagem da junta soldada.
Por exemplo, ao soldar ferro e chumbo (que têm pontos de fusão muito diferentes), os dois materiais não apenas não podem se dissolver um no outro no estado sólido, mas também não podem se dissolver um no outro no estado líquido. O metal líquido se separa em camadas e cristaliza separadamente após o resfriamento.
2. Quanto maior a diferença nos coeficientes de expansão linear entre diferentes materiais, mais desafiador será a soldagem.
Quanto maior o coeficiente de expansão linear, maior a taxa de expansão térmica, maior será a contração durante o resfriamento e maior será a tensão de soldagem que será produzida quando a poça fundida cristalizar.
Este tipo de tensão de soldagem não é facilmente eliminado, resultando em deformação significativa na soldagem.
Devido aos diferentes estados de tensão dos materiais em ambos os lados da solda, rachaduras podem facilmente se formar na solda e na zona afetada pelo calor, e até mesmo levar ao descascamento do metal de solda e do metal base.
3. Quanto maior a diferença na condutividade térmica e na capacidade de calor específico entre os diferentes materiais, mais desafiador será a soldagem.
A condutividade térmica e a capacidade térmica específica do material podem impactar negativamente as condições de cristalização do metal de solda, engrossar severamente a estrutura do grão e impactar a molhabilidade do metal refratário.
Portanto, é importante escolher uma fonte de calor forte para soldagem e posicionar a fonte de calor de forma inclinada para o lado do metal base com boa condutividade térmica.
4. Quanto maior a diferença nas propriedades eletromagnéticas entre os diferentes materiais, mais difícil será a soldagem.
Quanto maior a diferença nas propriedades eletromagnéticas entre os materiais, mais instável será o arco de soldagem, levando a uma solda de pior qualidade.
5. Quanto mais compostos intermetálicos forem formados entre materiais diferentes, mais difícil será a soldagem.
A fragilidade dos compostos intermetálicos os torna propensos a causar trincas ou mesmo fraturas na solda.
6. Durante a soldagem de materiais dissimilares, alterações na estrutura metalográfica ou a formação de novas estruturas na zona de soldagem podem resultar na deterioração do desempenho da junta soldada, apresentando dificuldades significativas na soldagem.
As propriedades mecânicas da zona de fusão e da zona afetada pelo calor da junta são fracas, com uma diminuição notável na tenacidade plástica.
Esta diminuição da tenacidade da junta e a presença de tensão de soldagem tornam a junta soldada de materiais diferentes propensa a fissuras, especialmente na zona afetada pelo calor.
7. Quanto maior a oxidabilidade de materiais diferentes, mais desafiador será a soldagem. Por exemplo, a soldagem por fusão de cobre e alumínio pode facilmente resultar na formação de óxidos de cobre e alumínio na poça fundida.
Durante a cristalização por resfriamento, o óxido existente no limite do grão pode reduzir a força de ligação intergranular.
8. Quando materiais diferentes são soldados, é difícil para a solda e os dois metais básicos atenderem ao requisito de resistência igual.
Isso ocorre porque elementos metálicos com baixos pontos de fusão são suscetíveis à queima e evaporação durante a soldagem, alterando a composição química da solda e reduzindo suas propriedades mecânicas, principalmente na soldagem de metais não ferrosos dissimilares.
