A influência do gás protetor na soldagem a laser
Soldador a laser portátil
Conteúdo do capítulo:
▶ O que o Right Shield Gas pode trazer para você?
▶ Vários tipos de gás protetor
▶ Dois métodos de uso de gás protetor
▶ Como selecionar o gás protetor adequado?
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Efeito positivo do gás de proteção adequado
Na soldagem a laser, a escolha do gás protetor pode ter um impacto significativo na formação, qualidade, profundidade e largura da costura de solda. Na grande maioria dos casos, a introdução de gás de proteção tem um efeito positivo na costura de solda. No entanto, também pode ter efeitos adversos. Os efeitos positivos do uso do gás protetor correto são os seguintes:
1. Proteção eficaz da poça de fusão
A introdução adequada de gás protetor pode proteger eficazmente a poça de fusão da oxidação ou até mesmo prevenir completamente a oxidação.
2. Redução de respingos
A introdução correta de gás protetor pode efetivamente reduzir respingos durante o processo de soldagem.
3. Formação uniforme da costura de solda
A introdução adequada de gás protetor promove o espalhamento uniforme da poça de fusão durante a solidificação, resultando em uma costura de solda uniforme e esteticamente agradável.
4. Aumento da utilização do laser
A introdução correta de gás protetor pode efetivamente reduzir o efeito de proteção de plumas de vapor metálico ou nuvens de plasma no laser, aumentando assim a eficiência do laser.
5. Redução da porosidade da solda
A introdução correta de gás de proteção pode efetivamente minimizar a formação de poros de gás na costura de solda. Ao selecionar o tipo de gás, vazão e método de introdução apropriados, resultados ideais podem ser alcançados.
No entanto,
O uso inadequado de gás protetor pode ter efeitos prejudiciais na soldagem. Os efeitos adversos incluem:
1. Deterioração da costura de solda
A introdução inadequada de gás de proteção pode resultar em baixa qualidade da costura de solda.
2. Fissuração e propriedades mecânicas reduzidas
A escolha do tipo de gás errado pode causar rachaduras na costura de solda e diminuição do desempenho mecânico.
3. Aumento da oxidação ou interferência
Escolher a taxa de fluxo de gás errada, seja muito alta ou muito baixa, pode levar ao aumento da oxidação da costura de solda. Também pode causar graves perturbações no metal fundido, resultando em colapso ou formação irregular da costura de solda.
4. Proteção inadequada ou impacto negativo
A escolha do método errado de introdução de gás pode levar à proteção insuficiente da costura de solda ou até mesmo ter um efeito negativo na formação da costura de solda.
5. Influência na profundidade da solda
A introdução de gás de proteção pode ter certo impacto na profundidade da solda, principalmente na soldagem de chapas finas, onde tende a reduzir a profundidade da solda.
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Tipos de gases protetores
Os gases de proteção comumente usados na soldagem a laser são nitrogênio (N2), argônio (Ar) e hélio (He). Esses gases possuem propriedades físicas e químicas diferentes, o que resulta em efeitos variados na costura de solda.
1. Nitrogênio (N2)
O N2 possui energia de ionização moderada, superior ao Ar e inferior ao He. Sob a ação do laser, ele ioniza moderadamente, reduzindo efetivamente a formação de nuvens de plasma e aumentando a utilização do laser. No entanto, o nitrogênio pode reagir quimicamente com ligas de alumínio e aço carbono em certas temperaturas, formando nitretos. Isto pode aumentar a fragilidade e reduzir a tenacidade da solda, afetando negativamente suas propriedades mecânicas. Portanto, o uso de nitrogênio como gás de proteção para ligas de alumínio e soldas de aço carbono não é recomendado. Por outro lado, o nitrogênio pode reagir com o aço inoxidável, formando nitretos que aumentam a resistência da junta soldada. Portanto, o nitrogênio pode ser usado como gás de proteção para soldagem de aço inoxidável.
2. Gás Argônio (Ar)
O gás argônio tem a energia de ionização relativamente mais baixa, resultando em um maior grau de ionização sob a ação do laser. Isto é desfavorável para controlar a formação de nuvens de plasma e pode ter um certo impacto na utilização eficaz dos lasers. No entanto, o argônio tem reatividade muito baixa e é improvável que sofra reações químicas com metais comuns. Além disso, o argônio é econômico. Além disso, devido à sua alta densidade, o argônio afunda acima da poça de fusão, proporcionando melhor proteção à poça de fusão. Portanto, pode ser usado como gás de proteção convencional.
3. Gás Hélio (Ele)
O gás hélio tem a maior energia de ionização, levando a um grau muito baixo de ionização sob a ação do laser. Ele permite um melhor controle da formação de nuvens de plasma e os lasers podem interagir efetivamente com os metais. Além disso, o hélio tem reatividade muito baixa e não sofre facilmente reações químicas com metais, o que o torna um excelente gás para proteção de solda. No entanto, o custo do hélio é elevado, por isso geralmente não é utilizado na produção em massa de produtos. É comumente empregado em pesquisas científicas ou em produtos de alto valor agregado.
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Métodos de introdução de gás de proteção
Atualmente, existem dois métodos principais para introdução de gás de proteção: sopro lateral fora do eixo e gás de proteção coaxial, conforme mostrado na Figura 1 e Figura 2, respectivamente.
Figura 1: Gás de proteção de sopro lateral fora do eixo
Figura 2: Gás de Proteção Coaxial
A escolha entre os dois métodos de sopro depende de várias considerações. Em geral, é recomendado usar o método de sopro lateral fora do eixo para proteção de gás.
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Princípios para escolher o método de introdução do gás de proteção
Primeiramente é importante esclarecer que o termo “oxidação” de soldas é uma expressão coloquial. Em teoria, refere-se à deterioração da qualidade da solda devido a reações químicas entre o metal de solda e componentes nocivos do ar, como oxigênio, nitrogênio e hidrogênio.
Prevenir a oxidação da solda envolve reduzir ou evitar o contato entre esses componentes nocivos e o metal de solda em alta temperatura. Este estado de alta temperatura inclui não apenas o metal da poça de fusão, mas também todo o período desde o momento em que o metal de solda é fundido até a solidificação da poça e sua temperatura diminuir abaixo de um certo limite.
Por exemplo, na soldagem de ligas de titânio, quando a temperatura está acima de 300°C, ocorre rápida absorção de hidrogênio; acima de 450°C, ocorre rápida absorção de oxigênio; e acima de 600°C, ocorre rápida absorção de nitrogênio. Portanto, é necessária uma proteção eficaz para a solda da liga de titânio durante a fase em que ela solidifica e sua temperatura cai abaixo de 300°C para evitar a oxidação. Com base na descrição acima, fica claro que o gás de proteção soprado precisa fornecer proteção não apenas à poça de fusão no momento apropriado, mas também à região recém-solidificada da solda. Portanto, o método de sopro lateral fora do eixo mostrado na Figura 1 é geralmente preferido porque oferece uma faixa mais ampla de proteção em comparação com o método de blindagem coaxial mostrado na Figura 2, especialmente para a região recém-solidificada da solda. Contudo, para determinados produtos específicos, a escolha do método precisa ser feita com base na estrutura do produto e na configuração da junta.
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Seleção Específica do Método de Introdução do Gás de Proteção
1. Solda em linha reta
Se o formato da solda do produto for reto, conforme mostrado na Figura 3, e a configuração da junta incluir juntas de topo, juntas sobrepostas, soldas de filete ou soldas empilhadas, o método preferido para este tipo de produto é o método de sopro lateral fora do eixo mostrado em Figura 1.
Figura 3: Solda em linha reta
2. Solda de geometria plana fechada
Conforme mostrado na Figura 4, a solda neste tipo de produto tem um formato plano fechado, como um formato de linha circular, poligonal ou de múltiplos segmentos. As configurações de junta podem incluir juntas de topo, juntas sobrepostas ou soldas empilhadas. Para este tipo de produto, o método preferencial é utilizar o gás de proteção coaxial mostrado na Figura 2.
Figura 4: Solda de Geometria Planar Fechada
A seleção do gás de proteção para soldas planas de geometria fechada afeta diretamente a qualidade, a eficiência e o custo da produção da soldagem. No entanto, devido à diversidade de materiais de soldagem, a seleção do gás de soldagem é complexa nos processos de soldagem reais. Requer uma consideração abrangente dos materiais de soldagem, métodos de soldagem, posições de soldagem e o resultado de soldagem desejado. A seleção do gás de soldagem mais adequado pode ser determinada através de testes de soldagem para obter resultados de soldagem ideais.
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Exibição de vídeo | Olhar para soldagem a laser portátil
Vídeo 1 - Saiba mais sobre o que é soldador a laser portátil
Vídeo 2 - Soldagem a Laser Versátil para Diversos Requisitos
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Horário da postagem: 19 de maio de 2023