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Como os parâmetros de soldadura influenciam a forma e a qualidade da costura

Última atualização:
19 de abril de 2024
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Índice

I. Factores a considerar na seleção dos parâmetros de soldadura

Diferentes métodos de soldadura têm diferentes parâmetros, e mesmo o mesmo método de soldadura pode ter diferentes parâmetros devido a diferentes condições de trabalho, tamanhos da peça de trabalho, formas, materiais e posições de soldadura durante a soldadura. Por conseguinte, o que se segue é uma breve introdução aos princípios de seleção dos parâmetros de soldadura para os métodos de soldadura habitualmente utilizados.

A determinação dos parâmetros de soldadura tem principalmente em conta os seguintes aspectos:

  • Analisar minuciosamente o material e a forma estrutural do produto, concentrando-se nos efeitos conjuntos da composição química do material e dos factores estruturais na soldabilidade.
  • Considerando o ciclo térmico da soldadura sobre o material de base e a soldadura, esta é a garantia de obter produtos qualificados e o mínimo de tensão de soldadura e deformação da junta soldada.
  • De acordo com o material do produto, a espessura da soldadura, a forma da junta soldada, a posição espacial da soldadura, a folga de montagem da junta, etc., procurar normas e informações relevantes sobre vários métodos de soldadura.
  • Determinar o impacto da sequência de soldadura, da direção de soldadura e da sequência de soldadura multicamada na formação da junta soldada através de experiências.
  • A determinação dos parâmetros de soldadura não deve ignorar a experiência prática do operador de soldadura.

II. Seleção dos parâmetros de soldadura

Ver o métodos de soldadura habitualmente utilizados descrito.

III. O impacto dos parâmetros de soldadura na forma da soldadura

1. O impacto da corrente de soldadura

Quando os outros parâmetros de soldadura permanecem inalterados, o aumento da corrente de soldadura aumentará tanto a espessura como o reforço da soldadura, enquanto a largura da soldadura permanece quase inalterada (ou aumenta ligeiramente), como se mostra na Figura 2-67. Se a corrente de soldadura for demasiado elevada, podem ocorrer defeitos tais como queimaduras ou reforço excessivo. Quando a corrente de soldadura for reduzida, a espessura da soldadura diminuirá e a penetração da soldadura piorará.

Figura 2-67 O impacto da corrente de soldadura na forma da soldadura
Figura 2-67 O impacto da corrente de soldadura na forma da soldadura

a) Influência das regras b) Alterações na forma da soldadura

2. O efeito da tensão do arco

Quando os outros parâmetros de soldadura permanecem inalterados, um aumento na tensão do arco aumenta significativamente a largura da solda, enquanto a espessura da solda e o reforço diminuem ligeiramente, como mostrado na Figura 2-68. Pode ser visto que a corrente de soldadura é o principal fator que determina a espessura da soldadura, enquanto a tensão do arco é o principal fator que afecta a largura da soldadura.

Figura 2-68 O efeito da tensão do arco na formação da soldadura
Figura 2-68 O efeito da tensão do arco na formação da soldadura

3. O efeito da velocidade de soldadura

A velocidade de soldadura tem um impacto significativo na espessura e na largura da soldadura, como se mostra na Figura 2-69. Quando a velocidade de soldadura aumenta, tanto a espessura como a largura da soldadura diminuem significativamente.

Figura 2-69 O efeito da velocidade de soldadura na formação da soldadura
Figura 2-69 O efeito da velocidade de soldadura na formação da soldadura

4. O impacto de outros parâmetros de soldadura na forma da soldadura

Para além dos três principais parâmetros de soldadura mencionados acima, alguns outros parâmetros de soldadura também têm um certo impacto na forma da soldadura.

(1) Diâmetro do elétrodo e comprimento da extensão do fio

A redução do diâmetro do elétrodo diminuirá a espessura e a largura da soldadura. À medida que o comprimento da extensão do fio aumenta, o reforço aumenta. Quanto mais pequeno for o diâmetro do fio ou quanto maior for a resistividade do material, mais pronunciado será este efeito.

(2) Inclinação do elétrodo

Durante a soldadura, o elétrodo (ou fio) é inclinado em relação à peça de trabalho, de modo a que o arco aponte sempre para a peça a soldar. Este método de soldadura é designado por soldadura com avanço. Com o forehand, o fator de formação da soldadura aumenta, a penetração é superficial, a largura da soldadura aumenta e o reforço diminui. Quanto mais pequeno for o ângulo de avanço α, mais pronunciado é este efeito, como se mostra na Figura 2-70. Este método é adequado para a soldadura de chapas finas. Quando o elétrodo (fio) é inclinado para trás, a situação é oposta.

Figura 2-70 O efeito da inclinação do fio na forma da soldadura
Figura 2-70 O efeito da inclinação do fio na forma da soldadura

a) Fio inclinado para trás b) Fio vertical c) Fio inclinado para a frente

(3) Inclinação da peça de trabalho

Ao realizar a soldadura em subida, a espessura da soldadura e o reforço aumentam, enquanto a largura da soldadura diminui. Quanto maior for o ângulo de subida, mais pronunciado é o efeito. Quando o ângulo de subida α > 6°, a formação deteriora-se. Por conseguinte, na soldadura automática por arco, é sempre praticamente evitada a utilização da soldadura ascendente.

A situação com a soldadura em declive é exatamente o oposto, isto é, a espessura da soldadura e o reforço diminuem ligeiramente, enquanto a largura da soldadura aumenta ligeiramente. Portanto, a soldadura em declive com um ângulo de inclinação α < 6° pode melhorar a formação da superfície de soldadura. Ao soldar placas finas com soldadura por arco de metal blindado, a soldadura em declive é frequentemente utilizada. Se o ângulo de inclinação for demasiado grande, pode levar à penetração incompleta e ao transbordamento do metal fundido na poça de fusão, deteriorando a formação da solda, como mostrado na Figura 2-71.

Figura 2-71 O impacto da posição da peça de trabalho na formação da soldadura
Figura 2-71 O impacto da posição da peça de trabalho na formação da soldadura

a) Soldadura em subida b) Soldadura em descida

(4) Forma da ranhura

Quando os outros parâmetros de soldadura permanecem inalterados, o aumento da profundidade e da largura da ranhura aumenta ligeiramente a espessura da soldadura, reduz ligeiramente a largura da soldadura e reduz significativamente o reforço, como mostra a Figura 2-72.

Figura 2-72 O efeito da folga de montagem e do ângulo de ranhura na formação da soldadura
Figura 2-72 O efeito da folga de montagem e do ângulo de ranhura na formação da soldadura

(A área sombreada na figura representa a área ocupada pelo metal depositado no elétrodo)

(5) Fluxo

Na soldadura por arco submerso, a composição, densidade, granularidade e altura de empilhamento do fluxo têm um certo impacto na forma da soldadura. Quando as outras condições são as mesmas, os fluxos com fraca estabilidade do arco produzem soldaduras mais espessas, enquanto a largura da soldadura é menor. Quando a densidade do fluxo é baixa, a granularidade é grande ou a altura de empilhamento é reduzida, a gama de oscilação do arco expande-se, reduzindo assim a espessura da soldadura, aumentando a largura da soldadura e reduzindo ligeiramente o reforço.

Além disso, a viscosidade excessiva da escória resulta numa fraca permeabilidade ao ar da escória, dificultando a saída de gases durante a solidificação da poça de fusão, levando à formação de muitos poços na superfície da soldadura e deteriorando a formação.

(6) Composição do gás de proteção

Na soldadura com proteção gasosa, a composição do gás de proteção e a forma de transição da gota, intimamente relacionada, têm um impacto significativo na forma da soldadura. As mudanças na forma da solda quando se usam diferentes gases de proteção para a soldadura por arco metálico com proteção gasosa de polaridade inversa são mostradas na Figura 2-73.

Figura 2-73 O impacto da composição do gás de proteção na forma da soldadura
Figura 2-73 O impacto da composição do gás de proteção na forma da soldadura

A soldadura por arco de árgon com transição de jato forma sempre soldaduras óbvias em forma de cogumelo. A adição de O, CO, ou H ao árgon pode alargar a formação da raiz e aumentar ligeiramente a espessura da soldadura. A soldadura por arco de transição granular e de curto-circuito forma uma soldadura larga e pouco profunda.

(7) Composição química do material de base

A composição química do material de base varia e, sob os mesmos outros factores de processo, a forma da soldadura é diferente, o que é particularmente evidente na soldadura por arco de árgon. Por exemplo, três origens diferentes de aços inoxidáveis 06Cr19Ni10 e 06Cr17Ni12Mo2, quando soldados pelo método de soldadura por arco de árgon com elétrodo de tungsténio com os mesmos parâmetros de soldadura, as alterações na forma da soldadura obtidas são mostradas na Tabela 2-24.

Tabela 2-24 Influência da composição química do material de base na forma da soldadura

Não.Composição química do material de base
(fração mássica, %)
Espessura da soldadura/mmLargura da soldadura/mmTensão de arco/V
CSiMnPSCrMoNi
10.0340.551.630.030.00217.22.6511.42.56.815.1
20.0370.630.930.0180.02162.1810.21.76.814.9
30.0420.451.650.0320.01216.32.6211.51.66.614.9
40.0410.671.660.0310.01417.8-8.635.215.1
50.0360.41.540.0350.1118-8.82.36.515.2
60.440.60.990.0160.00417.8-9.11.36.914.7

Nota: extremidade da haste de tungsténio 45°, comprimento do arco 2mm, corrente 150A, velocidade de soldadura 300mm/min

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