Soldagem de cobre e suas ligas: métodos, tecnologias e equipamentos

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Cobre e suas ligas são utilizados em diversos setores da economia. Este metal está em demanda devido às suas propriedades físico-químicas, que também dificultam o processamento de sua estrutura. Em particular, a soldagem do cobre requer condições especiais, embora o processo seja baseado em tecnologias de tratamento térmico bastante comuns.

Soldagem específica de blanks de cobre

Ao contrário de muitos outros metais e ligas, os produtos de cobre são caracterizados por alta condutividade térmica, o que torna necessário aumentar a potência térmica do arco de soldagem. Ao mesmo tempo, é necessária a remoção de calor simétrica da área de trabalho, o que minimiza o risco de defeitos. Outra desvantagem do cobre é a fluidez. Esta propriedade torna-se um obstáculo na formação de teto e costuras verticais. Com grandes poças de solda, tais operações não são possíveis. Mesmo pequenos volumes de trabalho exigem a organização de condições especiais com o uso de revestimentos restritivos à base de grafitee amianto.

A tendência do metal oxidar também exige que aditivos especiais como géis de silício, manganês e fósforo sejam usados em alguns modos com a formação de óxidos refratários. As características da soldagem de cobre incluem a absorção de gases - por exemplo, hidrogênio e oxigênio. Se você não escolher o modo ideal de exposição térmica, a costura será de baixa qualidade. Grandes poros e rachaduras permanecerão em sua estrutura devido à interação ativa com o gás.

Interação do cobre com impurezas

É necessário levar em consideração a natureza da interação do cobre com várias impurezas e elementos químicos em geral, pois no processo de soldagem desse metal são frequentemente utilizados eletrodos e fios de diferentes materiais. Por exemplo, o alumínio pode se dissolver em uma fusão de cobre, aumentando suas propriedades anticorrosivas e reduzindo a oxidabilidade. Berílio - aumenta a resistência mecânica, mas reduz a condutividade elétrica. No entanto, os efeitos específicos também dependerão da natureza do ambiente protetor e do regime de temperatura. Assim, a soldagem do cobre a 1050 °C facilitará a entrada do componente de ferro na estrutura da peça com um coeficiente de cerca de 3,5%. Mas em um regime de cerca de 650 ° C, esse valor será reduzido para 0,15%. Ao mesmo tempo, o ferro como tal reduz drasticamente a resistência à corrosão, a condutividade elétrica e térmica do cobre, mas aumenta sua resistência. Dos metais que não afetam tais peças, o chumbo e a prata podem ser distinguidos.

Métodos básicos de soldagem de cobre

Todos os métodos de soldagem comuns, incluindo manual e automático, são permitidos em várias configurações. A escolha de um ou outro método é determinada pelos requisitos para a conexão e pelas características da peça de trabalho. Entre os processos mais produtivos estão a eletroescória e a soldagem a arco submerso. Se for planejado obter uma costura de alta qualidade em uma única operação, é aconselhável recorrer à tecnologia de gás. Esta abordagem de soldagem de cobre e suas ligas em gradientes de baixa temperatura cria condições favoráveis para desoxidação e liga da peça. Como resultado, a costura é modificada positivamente e durável. Para cobre puro, técnicas de soldagem a arco com eletrodos de tungstênio e gases de proteção podem ser usadas. Mas, na maioria das vezes eles trabalham com derivados de cobre.

Qual equipamento é usado?

Produtos de pré-cobre podem ser processados em tornos, retíficas e fresadoras para formar blanks dimensionais para soldagem. A indústria também utiliza a técnica de corte a arco plasma, que permite cortar com arestas de corte quase perfeitas. A soldagem direta de cobre é realizada por instalações de arco de argônio, dispositivos semiautomáticos e dispositivos inversores. A potência de corrente do equipamento pode variar de 120 a 240 A, dependendo do tamanho da peça. A espessura dos eletrodos geralmente é de 2,5 a 4 mm - novamente, depende da complexidade e do volume de trabalho.

Soldagem de cobre argônio

Um dos métodos mais populares. Em particular, é usada a técnica mencionada de soldagem a arco de argônio, que envolve o uso de eletrodos de tungstênio. Durante o aquecimento, o cobre interage com o oxigênio, formando um revestimento de dióxido na superfície da peça. Nesta fase, a peça torna-se flexível e requer a conexão de um eletrodo não consumível. Por exemplo, as hastes da marca MMZ-2 fornecem qualidade de solda ideal ao soldar cobre com argônio com meios de proteção. Se a tarefa de uma forte penetração da peça de trabalho não for definida, uma versão leve da soldagem em um ambiente de nitrogênio pode ser usada. Este é um bom método de ação térmica em baixas tensões, mas um efeito ainda maior em termos de qualidade da solda pode ser alcançado usando gases combinados. Soldadores experientes, por exemplo, costumam usar misturas com 75% de argônio.

Soldagem a Gás

Neste caso, um meio oxigênio-acetileno é usado, devido ao qual a temperatura da chama aumenta significativamente. No processo de trabalho, um queimador de gás é usado. Esta máquina é boa em seu desempenho, mas suas opções de ajuste limitadas não permitem ajustar os parâmetros da poça de fusão.

Muito utilizado e o método de exposição térmica dividida com a conexão de dois queimadores. Um serve para aquecer a área de trabalho e o segundo - diretamente para soldagem a gás da peça alvo. Essa abordagem é recomendada para chapas grossas de 10 mm. Se não houver um segundo queimador,então você pode executar o aquecimento nos dois lados ao longo da linha da costura futura. O efeito não é tão de alta qualidade, mas a tarefa principal é realizada.

Permite a técnica de soldagem a gás e injeção de fluxo para obter uma estrutura de junta limpa. Em particular, são usados fluxos gasosos, como soluções azeotrópicas de éter metílico de boro com metil. Os vapores ativos dessas misturas são enviados ao queimador, modificando as características da poça de fusão. A chama neste ponto assume um tom esverdeado.

Características da soldagem com eletrodo de carbono

Método de soldagem a arco ideal para ligas de cobre. Seu principal diferencial pode ser chamado de ergonomia e versatilidade - pelo menos em tudo relacionado à mecânica de execução de ações físicas por parte do operador. Por exemplo, um soldador pode realizar manipulações diretamente no ar, usando um conjunto mínimo de equipamentos auxiliares de proteção. Isso se deve ao fato de que os eletrodos de carbono durante o processo de aquecimento emitem uma quantidade suficiente de energia térmica, na qual o cobre de baixa potência é soldado. O processo acaba sendo ineficiente, mas a conexão adquire todas as qualidades mecânicas necessárias.

Soldagem a arco manual

A tecnologia deste método de soldagem envolve o uso de eletrodos revestidos. Isso significa que a conexão receberá características de resistência decentes, no entanto, a composição da estrutura do produto será diferente da peça principal. Os parâmetros de modificação específicos são determinados pelas propriedades dos desoxidantes de liga,que estão presentes no revestimento do eletrodo. Por exemplo, componentes como ferromanganês de baixo carbono, espatoflúor, pó de alumínio, etc. podem ser usados na composição ativa. Esta tecnologia de soldagem de cobre e produção independente de revestimentos permitem. Normalmente, uma mistura seca é usada para isso, que é amassada em vidro líquido. Esse revestimento torna a costura mais densa, mas a condutividade elétrica da estrutura é significativamente reduzida. O processo geral de soldagem com eletrodos revestidos é caracterizado por altos respingos, o que é indesejável para o cobre.

Soldagem por Arco Submerso

O próprio fluxo para soldagem com cobre é necessário como estabilizador de arco e, mais importante, como barreira protetora contra os efeitos negativos do ar atmosférico. O processo é organizado com eletrodos não consumíveis de grafite ou carbono, bem como com varetas consumíveis sob fluxo cerâmico. Se forem usados consumíveis de carbono, os eletrodos para soldagem de cobre são afiados para formar uma ponta plana na forma de uma espátula. Um material de enchimento feito de tombac ou latão também é fornecido para a área de trabalho pela lateral - isso é necessário para desoxidar a estrutura da costura.

A operação é realizada em corrente contínua com aquecimento. Várias barreiras de proteção mantêm a estrutura básica da peça, embora na maioria das vezes os soldadores experientes busquem melhorar a composição do material com fio de liga. Mais uma vez, para evitar fluxos de material fundido indesejados, recomenda-se fornecer inicialmente um substrato de grafite,que também atuará como uma forma para o fluxo. A temperatura de operação ideal para este método é de 300-400 °C.

Soldagem por Arco Protegido

Os eventos de soldagem com conexão de inversores e outros dispositivos semiautomáticos são realizados em meios gasosos com alimentação de arame. Nesse caso, além de argônio e nitrogênio, pode ser usado hélio, bem como várias combinações de misturas de gases. As vantagens desta técnica incluem a possibilidade de penetração efetiva de peças grossas com alto grau de preservação das propriedades mecânicas da peça.

O poderoso efeito térmico é explicado por fluxos de plasma altamente eficientes em um meio gasoso em combustão, mas esses parâmetros também serão determinados pelas características de um modelo de inversor específico. Ao mesmo tempo, a técnica de soldagem a arco de argônio de cobre é mais preferível em relação a peças com espessura de 1-2 mm. Quanto à função protetora do meio gasoso, ela não pode ser totalmente confiável. Permanece o risco de óxidos, porosidade e os efeitos negativos dos aditivos do fio. Por outro lado, o ambiente de argônio protege efetivamente a peça de trabalho da exposição ao oxigênio do ar.

Conclusão

O cobre possui muitas características que o distinguem de outros metais. Mas mesmo dentro do grupo geral de suas ligas existem muitas diferenças, que em cada caso exigem a busca de uma abordagem individual para escolher a tecnologia ideal para formar uma costura. Por exemplo, a soldagem a gás é adequada nos casos em que você precisa obter uma conexão forte em uma peça grande. No entanto, os recém-chegadoseste método não é recomendado devido aos altos requisitos de segurança para trabalhar com queimadores e cilindros de gás. As operações de soldagem de pequeno formato de alta precisão são confiadas a máquinas semiautomáticas convenientes e produtivas. Um operador inexperiente também pode manusear tais equipamentos, controlando totalmente os parâmetros do fluxo de trabalho. Não se esqueça da importância dos meios gasosos. Eles podem ser usados não apenas como isolante da peça de trabalho durante a soldagem, mas também como forma de melhorar algumas das propriedades técnicas e físicas do material. O mesmo se aplica aos eletrodos, que podem contribuir com um efeito de liga positivo.