terça-feira, 26 de agosto de 2014

Soldagem do Alumínio e Suas Ligas

A maioria das ligas de alumínio é compatível com os processos tradicionais de união (soldagem a arco com proteção gasosa, soldagem por resistência elétrica e brasagem). A soldagem com eletrodos revestidos (SMAW), largamente empregada em aços, não é muito comum na união do alumínio e suas ligas.
Os processos a arco com proteção gasosa GMAW e GTAW (MIG e TIG respectivamente) são empregados com sucesso na grande maioria das ligas de alumínio fundidas ou trabalhadas, com exceção de algumas ligas Al-Cu que apresentam melhores características de união quando soldadas por resistência elétrica.
PREPARAÇÃO PARA SOLDAGEM
A obtenção de bons resultados na soldagem do alumínio e suas ligas exige a adoção de certos cuidados especiais no armazenamento e manuseio dos materiais de base e de adição, na preparação da junta, na própria operação de soldagem e na limpeza e acabamento da junta. A contaminação do material em qualquer etapa do processamento, representará a geração de descontinuidades, instabilidade no processo de soldagem e/ou baixo desempenho da junta soldada. Esses cuidados são comuns a todos os processos de soldagem aplicados ao alumínio e suas ligas, demandando apenas sua adequada adaptação, em função das diferenças operacionais entre os processos de soldagem.
O primeiro ponto importante a ser tratado após a especificação das ligas a serem utilizadas na soldagem (materiais de base e de adição) é o armazenamento e manuseio desse material, de modo a evitar a sua contaminação. Prevenindo a contaminação durante o armazenamento e o manuseio, reduz-se o esforço e o custo associado à descontaminação previamente à soldagem.
A melhor recomendação para o trabalho com as ligas de alumínio consiste na designação de uma área física específica e exclusiva para esse material, com ferramentas e acessórios adequados. A limpeza nesse local deve ser um item de especial atenção, pois muitos contaminantes são oriundos do ambiente de fabricação industrial comum (óleo, graxa, partículas de abrasivos, limalhas de ferro etc.). O ambiente para armazenamento deve ser coberto, seco e com temperatura uniforme para evitar a exposição e condensação de água na superfície do material.
O alumínio é muito suscetível à formação de porosidade durante a soldagem. O maior responsável por essa ocorrência é o hidrogênio, normalmente introduzido na forma de hidrocarbonetos (óleos e graxas) e umidade (água). A condensação de água na superfície do material é particularmente indesejável, pois a água acumulada entre as chapas produz uma fina camada de óxido hidratado, que além de ser uma fonte de hidrogênio para formação de porosidade, é uma barreira dielétrica que produz instabilidade no arco elétrico. Portanto, quando houver necessidade de armazenar chapas de ligas de alumínio por um longo período, sugere-se que elas sejam protegidas com uma cobertura impermeável.
Na preparação para soldagem, as etapas seguintes são as que envolvem o corte e a preparação do chanfro. As ligas de alumínio são cortadas e conformadas pelos processos tradicionalmente empregados para essas operações, excluindo-se os processos oxi-combustíveis, que não se aplicam devido ao ponto de fusão dessas ligas ser inferior à temperatura de ignição da reação de oxidação. O corte mecânico é uma alternativa muito utilizada devido à boa qualidade da superfície obtida, havendo a possibilidade, entretanto, de ocorrer deformações, principalmente nas bordas, dependendo do método de corte mecânico empregado. O corte plasma e o laser são alternativas que estão crescendo, face à maior disponibilidade desses processos e à sua alta flexibilidade para cortar geometrias  complexas com grande precisão e de forma muito rápida.
A última etapa preliminar à montagem para soldagem é a limpeza dos componentes da junta. Essa etapa é requerida para retirar os contaminantes acumulados nas etapas anteriores e a camada de óxido que existe na superfície das ligas de alumínio. Quanto menor for a quantidade de contaminantes presente, menores serão o custo e o tempo para uma limpeza efetiva.
A limpeza deve ser efetuada tão próxima do momento da soldagem quanto possível, pois a camada de óxido começa a se regenerar imediatamente após a sua remoção. Existem dois métodos diferentes de limpeza: química e mecânica. A limpeza química pode variar desde a simples aplicação de um solvente (acetona ou álcool) até um ataque químico com solução de soda caústica e/ou ácido nítrico para (acetona ou álcool) até um ataque químico com solução de soda caústica e/ou ácido nítrico para decapagem da superfície do material. No caso da limpeza por ataque químico, se a soldagem for executada logo após essa limpeza, pode-se dispensar a limpeza mecânica. No caso da limpeza com solvente, a limpeza mecânica previamente à soldagem é recomendada. A limpeza mecânica é, em geral, efetuada com uma escova de aço inoxidável, exclusiva para a limpeza de peças de alumínio.
Pré aquecimento 
Em alguns casos, nos quais se vai soldar peças muito espessas, o pré-aquecimento é recomendado para evitar que o calor aportado pelo processo de soldagem escoe através do material sem produzir a fusão localizada. O pré-aquecimento deve ser estabelecido e controlado criteriosamente, pois pode modificar sensivelmente as propriedades do metal base. Deve-se portanto, optar por processos de soldagem com alto aporte de calor para evitar a necessidade de pré-aquecimento em peças não muito espessas. Para selecionar a temperatura de pré-aquecimento deve-se considerar a liga que está sendo soldada, o processo e parâmetros de soldagem, a espessura do material e a configuração da junta. Em geral, a temperatura de pré-aquecimento situa-se na faixa de 100ºC a 150ºC, não devendo exceder o limite de 200ºC. O tempo de pré-aquecimento deve ser o mínimo possível para evitar maior deterioração das propriedades mecânicas da junta soldada.
Metais de adição

Ela mostra a seleção dos metais de adição em função dos metais base para a soldagem do alumínio.

Como Utilizar Este Gráfico Para Escolha da (Vareta) Metal de Adição. 
  1. Selecione as ligas base a serem unidas (uma na coluna lateral esquerda, e a outra na linha superior).
  2. Encontre o bloco onde a coluna e a linha se cruzam.
  3. Este bloco contém filas horizontais de letras (A, B, C ou D) representativas das ligas que se encontram na mesma fila, no final à direita. As letras em cada fila mostram os graus de A a D para as características listadas no topo de cada coluna – W, S, D, C, T e M;
  4. Analise as características da solda produzida por cada um dos metais de adição. Você verá que é possível escolher entre as características, até selecionar o metal de adição que melhor se enquadre nas suas necessidades.
Exemplo:
Na união de metais de base de classificação 3003 e 1100, encontre o bloco onde eles se cruzam. Agora, note que o metal de adição 1100 proporciona excelente dutilidade (D), resistência a corrosão (C), desempenho em temperaturas elevadas (T) e compatibilidade visual após anodização (M), com boa facilidade de soldagem (W) e resistência (S).
Entretanto, se facilidade de soldagem e resistência são os itens mais importantes, e ductilidade e compatibilidade visual podem ser levemente sacrificados, a liga 4043 pode ser usada com mais vantagens.
Bom se você é um soldador, as informações teóricas sobre o alumínio e suas ligas, até aqui já estão de bom tamanho. Agora o que você precisa para você solda-los.
Dicas Práticas Para Soldagem do Alumínio e Suas Ligas, com o Processo TIG.
  • Limpeza Antes de fazer qualquer solda, não esqueça Limpeza, limpeza e Limpeza.  Eu utilizo muito este disco de limpeza abaixo.
  • Pré aquecimento - Para alumínio fundidos, sempre pré-aqueça a peça em torno de 100ºC, veja as recomendações de pré aquecimento, nesta pagina acima.
  • Posição da tocha - Não posicione a tocha com a mesma inclinação que você utiliza para os aços. Posicione a tocha mais em pé. Dê a mínima inclinação possível, em torno de 5 a 10º
  • Tipo de tocha TIG - Utilize uma tocha refrigerada a água.
  • Controle Remoto de Amperagem, Tipo Pedal ou Manual Montado no Punho da Tocha Durante a soldagem a peça vai esquentando e a poça de solda vai ficando muito difícil de controlar. Por essa razão um controle remoto de amperagem é obrigatório. Depois que adquiri um controle remoto de amperagem manual, como este da foto abaixo, facilitou muito a soldagem. Não me arrependi.
  • Tipo de bocais Utilize bocais e difusores "gas lens". Como estes nas imagens abaixo. Estes tipo de bocais e difusores darão uma melhor distribuição do gás de proteção  no cordão de solda. 
DSC04333
  • Máquinas de solda - Se você puder adquira uma inversora de alta tecnologia, o mercado hoje esta com boas máquinas e com bons preços. Esqueça essas "gambiarras" de aparelhos de alta frequência montados em máquinas de eletrodo comuns. Você só vai brincar de soldar, quando precisar realmente de soldar, ficará sem poder fazê-lo. 
  • Técnica Bocal Colado "Walk the Cup" - Você não conseguirá soldar alumínio com esta técnica. 
  • Seleção do Eletrodo de Tungstênio - Os manuais recomendam eletrodos de tungstênio puro de cor de identificação (verde) porque formam uma ponta abaulada melhor do que os outros tipos, necessário para corrente alternada. Não utilize estes eletrodos principalmente em máquinas tipo Inversoras eles contaminam com muita facilidade e você passa mais tempo preparando os eletrodos do que soldando. Algumas máquinas de solda de alta tecnologia, recomendam eletrodos de tungstênio com Cério, de cor de identificação (cinza). Porém se você utilizar eletrodo de tungstênio com Lantânio, (cor de identificação Ouro ou azul) você não se arrependerá eles suportam mais o desgaste durante a soldagem, e você poderá ajustar a bola na ponta dele com o controle de limpeza "Clean" na máquina de solda. Este eletrodo com lantânio, também permitirá que você utilize eletrodos de menores diâmetros, para não ter uma poça de solda tão grande.
  • Seleção do Gás de Proteção: Aqui no Brasil, as misturas de gases que tem Hélio em sua composição são muito caras, Se for possível e estiver dentro do seu custo, a utilização de um gás de proteção com 75% de Argônio e 25% de Hélio, mais o eletrodo de tungstênio com lantânio, facilitará muito a execução da solda. Normalmente utilizamos argônio puro, com pureza industrial de 99.99%, porém se porosidade for um problema, utilize argônio com 99.998% ou 99.999% de pureza.
  • Seleção do metal de adição - Para uma precisão de escolha utilize o link da tabela acima. Porém mantenha em sua oficina, varetas de 1,6mm, 2,4mm e 3,2mm de diâmetro, em material ER 4043. É possível fazer a maioria das soldas com esta vareta de adição. Também se forem anodizadas e tratadas pós soldagem utilizem a tabela acima. 
  • Comprimento do arco elétrico (distancia do bocal até a peça) - Encontre um ponto ideal, onde o comprimento do seu arco elétrico esteja perto o suficiente. Senão você contaminará o eletrodo de tungstênio e perdera mais tempo preparando ele de novo do que soldando alumínio.
  • Distância do eletrodo para fora do bocal cerâmico - Deixe o eletrodo para fora do bocal o suficiente para você ver a ponta dele, e consequentemente o arco elétrico.
Veja abaixo dois vídeos meus que mostram, como montar uma estação de soldagem TIG, principalmente para a soldagem de alumínio e suas ligas.



Veja no vídeo abaixo como preparar e montar sua inversora para soldagem de alumínio e suas ligas.

7 comentários:

  1. Obrigado mais uma vez pelas dicas de grande importância! Estou sempre assistindo seus videos e lendo seus artigos sobre solda, não teria meu trabalho de soldas especiais sem sua ajuda! Muito obrigado Sr. Messias.

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    1. Eu que agradeço sua visita aqui amigo.
      Abraço

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  2. boa tarde sr Messias , parabens pelos videos site muito claro e bem explicado ,

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  3. SR: Messias gostaria de saber qual vareta do processo TIG mais indicada para soldar a liga 6351 T6 ? Obrigado!

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  4. As informações técnicas são muito boas e objetivas!

    Parabéns!

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  5. Messias, poderia indicar uma máquina para soldar alumínio, perfil tubular parede de 2,00 mm? Seria utilizada por uma associação de piscicultores, na confecção de estrutura de tanque rede. Muito boa, suas orientaões. Não tenho prática de solda mas, foi proveitoso. Grato.

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