Soldadura do cobre e suas ligas

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1 Soldadura do cobre e suas ligas As principais ligas são os latões (Cu-Zn) e os bronze-alum alumínios (Cu-Al) A maior dificuldade que surge na soldadura dos cobres está relacionada com a presença de óxido cuproso (Cu 2 O) Este óxido forma com o cobre um eutéctico, que está distribuído na estrutura sob a forma de glóbulos, não tendo efeitos apreciáveis nas propriedades Se o Cu for aquecido durante um período apreciável a T > 915ºC, estes eutécticos deixam de estar distribuídos na estrutura para se concentrarem nos LG, o que provoca uma redução apreciável da resistência e ductilidade. O hidrogénio também afecta a soldadura. O hidrogénio dissolve-se rapidamente no metal aquecido reduzindo os óxidos cuprosos, o que dá origem a vapor de água, que vai provocar porosidades. 1 Soldadura do cobre e suas ligas Para se conseguirem resultados satisfatórios devem ser utilizados MB com um teor de O 2 <0.03% (cobre desoxidado) por neles não existir óxido cuproso e, ainda, porque contém P residual, que foi utilizado na sua desoxidação, o qual combinando-se com o oxigénio eventualmente absorvido durante a soldadura, vai evitar a formação de óxidos cuprosos. A soldadura de latões é caracterizada por uma volatização acentuada do Zn, durante a soldadura. Esta perda de Zn traduz-se numa deteorização de propriedades. Assim, uma película de óxidos que dificulte a sua volatização é benéfica. 2

2 Soldadura do titânio e suas ligas A baixa densidade, uma excelente resistência à corrosão e uma elevada relação resistência/densidade fazem do Ti e suas ligas materiais de uso bastante extensivo nos domínios aeronáuticos, espacial, militar, naval e indústrias químicas. O Ti tem uma forte afinidade para o O 2, formando à Tamb um óxido (TIO 2 ) bastante estável. Esta estabilidade, bem como a sua espessura aumentam com a temperatura. Estes materiais são bastante reactivos, sendo por isso muito sensíveis à contaminação pelo oxigénio e pelo azoto, quando aquecidos a T > 500ºC, do que resulta uma marcada deteorização das propriedades mecânicas e abaixamento da resistência à corrosão Muitas vezes recorre-se à execução da soldadura numa câmara com argon O Ti não pode ser soldado por fusão a outros materiais porque se formam no metal fundido compostos inter-metálicos muito frágeis 3 Ferro fundido Liga Fe-C C com 1,7 a 4,5% de C A distribuição do carbono na matriz dá origem a vários tipos de ferros fundidos diferentes em propriedades mecânicas e soldabilidade 4

3 Ferro fundido cinzento (mais utilizado) Propriedades Aspecto da superfície da fractura cinzento-mate 2 a 4% de C com 0,8% C combinado (em solução) e o resto em forma de grafite estrutura conseguida com adições de 1 a 3% de Si e arrefecimento lento na fundição Microestrutura de matriz ferrítica e perlítica com inclusões de grafite σ r de 18 a 40 Kg/mm 2 Sem limite elástico à fracção Bom limite elástico à compressão Capacidade de amortecimento de vibrações (aplicações: sinos, fixe de máquinas ferramenta) Facilmente maquinável Ductilidade baixa condicionada pela dimensão e forma dos flocos de grafite 5 Ferro fundido branco Ferro fundido branco Propriedades Aspecto da superfície da fractura clara Muito duro, muito frágil e não maquinável pouco usado Não tem carbono sob a forma de grafite estrutura conseguida com % de Si baixas e velocidade de arrefecimento altas na fundição Microestrutura carbonetos primários distribuídos numa estrutura dendrítica fina, matriz martensítica ou perlítica. σ 15 Kg/mm2 Ductilidade muito baixa e dureza elevada (aplicações: peças resistentes ao desgaste) 6

4 Ferro fundido maleável Obtido por tratamento térmico de recozimento do ferro fundido branco Propriedades σ r maior do que o anterior não tem rotura frágil como os outros Ductilidade melhor que o ferro fundido branco e cinzento Sensíveis ao reaquecimento que provoca a dissolução de grafite zonas com martensite ou ferro fundido branco no arrefecimento 2 tipos Ferríticos matriz ferrítica com carbono disperso em fragmentos (carbono revenido) Perlíticos carbono como no caso anterior mas com algum disperso sob a forma de cementite 7 Ferro fundido nobular Obtido através do cinzento com adição de MG e Ce o que provoca: Esferoidização da grafite Melhor σ r e melhor ductilidade que o ferro fundido cinzento Consoante o tratamento térmico a matriz pode ser: Ferrítica Perlítica Martensítica (de martensite revenida) 8

5 Pouco aplicados em construção soldada porque apresentam grandes problemas de soldabilidade sobretudo em soldadura por fusão devido a C aumentar e a terem pequena capacidade de deformação (ZAC martensítica carregada de C) podem fissurar logo durante a soldadura. Um tratamento térmico a uma peça fundida pode melhorar as suas propriedades e estrutura mas um cíclo térmico de soldadura é muito diferente, vai dar origem à formação de carbonetos devido às elevadas temperaturas atingidas perto de ZF e uma estrutura martensítica com muito C devido à velocidade de arrefecimento elevada fissuração quer durante a soldadura quer em serviço. Composição e estrutura do ferro fundido condicionam a fragilidade e a sensibilidade à fissuração (% de C). Convém minimizar a quantidade de C que entra em solução, a mior % de C possível deve aparecer em esteróides de C livre (grafite) o que o sobreaquecimento provocado pela soldadura seja o menor possível. Ferro fundido nodular e ferro fundido maleável com matriz ferrítica (mais ductilidade) suportam melhor as tensões de soldadura mais utilizados em 9 soldadura por fusão. A obtenção de uma boa soldadura depende de: O M.A. deve ter limite elástico baixo para que as tensões originadas pela soldadura sejam baixas (da ordem de σ e ) Eléctrodos com Ni e Ni-Fe estrutura austenítica com partículas de grafite: capacidade de deformação maior mais facilmente maquinável (apesar da diluição) Eléctrodos de aço carbono estrutura dura não maquinável permitem fácil posicionamento Pré-aquecimento ºC deve ser feito de modo que durante o arrefecimento a soldadura fique sujeita a tensões de compressão ZAC menos frágil reduz tensões residuais Sequência de soldadura correcta menores tensões residuais 10

6 Tratamento térmico de relaçãoa de tensões estrutura dura não maquinável permitem fácil posicionamento Aquecimento lento até 620º e arrefecimento lento até T amb Por vezes o tratamento térmico de recozimento (920ºC) grafitização de C ferritização da estrutura pode ser conseguido com cordões de soldadura que tratam zonas adjacentes Ancoragem (casos especiais) pernos e rasgos facilita a ligação AMB 11

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