A soldagem a laser tem como principal objetivo melhorar a eficiência e a qualidade da soldagem de materiais de paredes finas e peças de precisão. Hoje, não vamos falar sobre as vantagens da soldagem a laser, mas sim sobre como usar gases de proteção corretamente nesse processo.
Por que usar gás de proteção na soldagem a laser?
Na soldagem a laser, o gás de proteção influencia a formação, a qualidade, a profundidade e a largura da solda. Na maioria dos casos, a injeção do gás auxiliar tem um efeito positivo na solda, mas também pode causar efeitos adversos.
Ao utilizar corretamente o gás de proteção, você obterá os seguintes benefícios:
✦Protege eficazmente a poça de fusão para reduzir ou mesmo evitar a oxidação.
✦Reduz eficazmente os respingos produzidos no processo de soldagem.
✦Reduzir eficazmente os poros da solda
✦Auxiliar a poça de fusão a se espalhar uniformemente durante a solidificação, para que o cordão de solda apresente uma borda limpa e lisa.
✦O efeito de blindagem da pluma de vapor metálico ou da nuvem de plasma sobre o laser é efetivamente reduzido, e a taxa de utilização efetiva do laser é aumentada.
Contanto que oSeleção do tipo de gás de proteção, da vazão de gás e do modo de soproSe você está correto, pode obter o efeito ideal de soldagem. No entanto, o uso incorreto do gás de proteção também pode afetar negativamente a soldagem. Usar o tipo errado de gás de proteção pode causar fissuras na solda ou reduzir as propriedades mecânicas da mesma. Uma vazão de gás muito alta ou muito baixa pode levar a uma oxidação mais severa da solda e a sérias interferências externas no material metálico dentro da poça de fusão, resultando em colapso da solda ou formação irregular.
Tipos de gás de proteção
Os gases de proteção mais comuns na soldagem a laser são N2, Ar e He. Suas propriedades físicas e químicas são diferentes, portanto, seus efeitos nas soldas também são diferentes.
Nitrogênio (N2)
A energia de ionização do N₂ é moderada, superior à do Ar e inferior à do He. Sob a radiação do laser, o grau de ionização do N₂ permanece estável, o que pode reduzir a formação de uma nuvem de plasma e aumentar a taxa de utilização efetiva do laser. O nitrogênio pode reagir com ligas de alumínio e aço carbono a uma determinada temperatura, produzindo nitretos, o que aumenta a fragilidade da solda e reduz a tenacidade, tendo um grande impacto negativo nas propriedades mecânicas das juntas soldadas. Portanto, não é recomendável o uso de nitrogênio na soldagem de ligas de alumínio e aço carbono.
No entanto, a reação química entre o nitrogênio e o aço inoxidável, gerada pelo nitrogênio, pode melhorar a resistência da junta soldada, o que será benéfico para melhorar as propriedades mecânicas da solda; portanto, a soldagem de aço inoxidável pode usar nitrogênio como gás de proteção.
Argônio (Ar)
A energia de ionização do argônio é relativamente baixa, e seu grau de ionização aumenta sob a ação de um laser. Assim, o argônio, como gás de proteção, não consegue controlar eficazmente a formação de nuvens de plasma, o que reduz a taxa de utilização efetiva da soldagem a laser. Surge então a questão: o argônio é uma má escolha para uso como gás de proteção em soldagem? A resposta é não. Por ser um gás inerte, o argônio dificilmente reage com a maioria dos metais, além de ser barato. Ademais, a alta densidade do argônio facilita sua sedimentação na superfície da poça de fusão, protegendo-a melhor. Portanto, o argônio pode ser utilizado como gás de proteção convencional.
Hélio (He)
Ao contrário do argônio, o hélio possui uma energia de ionização relativamente alta, que permite controlar facilmente a formação de nuvens de plasma. Além disso, o hélio não reage com nenhum metal. É uma excelente opção para soldagem a laser. O único problema é o seu alto custo. Para fabricantes que produzem peças metálicas em larga escala, o hélio representa um aumento significativo nos custos de produção. Portanto, o hélio é geralmente utilizado em pesquisas científicas ou em produtos de alto valor agregado.
Como desativar o gás de proteção?
Primeiramente, é importante esclarecer que a chamada "oxidação" da solda é apenas um termo comum que, teoricamente, se refere à reação química entre a solda e os componentes nocivos presentes no ar, levando à deterioração da mesma. Normalmente, o metal de solda reage com o oxigênio, o nitrogênio e o hidrogênio do ar a uma determinada temperatura.
Para evitar a "oxidação" da solda, é necessário reduzir ou evitar o contato entre componentes nocivos e o metal de solda em altas temperaturas, o que ocorre não apenas na poça de fusão, mas em todo o período, desde o momento em que o metal de solda é fundido até a solidificação da poça de fusão e o resfriamento da sua temperatura até um determinado ponto.
Existem duas maneiras principais de expelir gás de proteção.
▶Uma delas consiste em injetar gás de proteção no eixo lateral, conforme mostrado na Figura 1.
▶O outro método é a injeção coaxial, conforme mostrado na Figura 2.
Figura 1.
Figura 2.
A escolha específica entre os dois métodos de sopro requer uma análise abrangente de diversos aspectos. Em geral, recomenda-se a adoção do método de sopro lateral com gás protetor.
Alguns exemplos de soldagem a laser
1. Soldagem em linha reta/cordão
Conforme ilustrado na Figura 3, o formato da solda do produto é linear, e a junta pode ser de topo, sobreposta, com canto negativo ou com sobreposição de soldas. Para este tipo de produto, é recomendável adotar a aplicação de gás protetor por sopro lateral, conforme mostrado na Figura 1.
2. Soldagem de figura ou área fechada
Conforme ilustrado na Figura 4, o formato da solda do produto apresenta um padrão fechado, como circunferência plana, formato multilateral plano, formato linear multissegmentado plano, etc. A junta pode ser de topo, sobreposta, soldagem por sobreposição, etc. Para este tipo de produto, é preferível adotar o método de proteção com gás coaxial, conforme ilustrado na Figura 2.
A seleção do gás de proteção afeta diretamente a qualidade, a eficiência e o custo da soldagem. No entanto, devido à diversidade de materiais a serem soldados, no processo real de soldagem, a escolha do gás é mais complexa e exige uma análise abrangente do material, do método de soldagem, da posição da solda e dos requisitos do resultado desejado. Através de testes de soldagem, é possível selecionar o gás mais adequado para alcançar melhores resultados.
Tenho interesse em soldagem a laser e estou disposto a aprender a escolher o gás de proteção.
Links relacionados:
Data da publicação: 10 de outubro de 2022