Manual de Soldagem de Aluminio

8/18/2019 Manual de Soldagem de Aluminio

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INFORMATIVO TÉCNICONÚMERO

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DATA 01/02/2010

TÍTULO: MANUAL SOLDAGEM DE ALUMÍNIO

LIGAS DE ALUMÍNIO

As principais propriedades do alumínio, que o tornam muito utilizado na construção mecânica, são: A baixa densidade, que reflete numa relação favorável entre peso da estrutura / resistência domaterial e a elevada resistência à corrosão pelo oxigênio da atmosfera, meios líquidos aquosos ealguns produtos químicos inorgânicos e orgânicos, não exigindo tratamento superficial deproteção.

As características mecânicas do alumínio são alteradas com a adição de elementos de liga, comomanganês, magnésio, silício, cobre e o zinco, associada a tratamentos térmicos que permitemobter um material de ampla utilização para estruturas mais resistentes.

Ao contrário dos metais ferrosos, no alumínio e suas ligas, a resistência mecânica e a tenacidade àfratura se mantém, mesmo a baixas temperaturas, característica importante para a construção derecipientes de gases liquefeitos.

A resistência à corrosão do alumínio advém da formação de uma película de óxido, de naturezaquimicamente estável na superfície do material. A adição de diferentes elementos à liga, comoocorre nas ligas da série 5XXX, melhora a resistência à corrosão. Com o uso do alumínio, muitasvezes não é necessário o tratamento superficial para garantir a passividade em diversos tipos deatmosferas e meio-ambientes agressivos, como ocorre comumente com nos metais ferrosos.

Outras características que ampliam consideravelmente o campo de aplicação do alumínio são:comportamento não ferromagnético, antifaiscante, não tóxico, aparência brilhante, elevadacondutibilidade térmica e elétrica (cerca de até 65% do cobre eletrolítico) e a capacidade de

reflexão de energia radiante (luz visível, calor radiante, ondas eletromagnéticas). A condutibilidade térmica e elétrica torna, em muitos casos, as ligas de alumínio mais econômicasem relação ao cobre, e em certos casos, como nas linhas de transmissão de energia elétrica,tendem a substituí-lo completamente.

Algumas vantagens do alumínio sobre o aço:


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COMPOSIÇÃO

Os principais elementos de liga adicionados ao alumínio são: silício; magnésio; manganês; cobre ezinco. Outros elementos podem estar presentes com a finalidade de provocar o refino do grãometálico ou conferir alguma propriedade específica (como titânio, cromo, níquel e outros).

De uma forma geral pode-se verificar que o magnésio, o zinco e o cobre, combinados com oalumínio, provocam acentuada elevação da resistência mecânica por tratamento térmico:

O manganês, e o magnésio mais acentuadamente, elevam moderadamente a resistênciamecânica (sem tratamento térmico e apenas com encruamento).

O silício reduz o ponto de fusão a aumenta a fluidez. O cobre tem alta resistência mecânica, mas apresenta um efeito negativo na resistência à

corrosão ao contrário do magnésio.

As ligas de alumínio são usualmente separadas em dois grupos:

Materiais de transformação mecânicaClassificados internacionalmente com quatro dígitos. Ex: alumínio 6061, 5052, 4043.

Materiais fundidosque são classificados com três dígitos mais um ponto seguido de um número. Ex: alumínio357.0, 390.0, 513.0, 713.0.

As ligas de alumínio podem ser classificadas pela designação da têmpera. O termo têmperaaplicado às ligas de alumínio designa o estado que o material adquire pela ação do trabalho a frio

ou a quente, ou por tratamentos térmicos ou pela combinação de ambos, os quais exerceminfluência decisiva sobre a estrutura e propriedades do produto. O sistema de identificação detêmpera baseia-se por letras, sendo as nomenclaturas básicas citadas abaixo:

O = Recozido,T = Tratado termicamente,F = Como fabricado


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SELEÇÃO DE LIGAS CONFORME CARACTERÍSTICA DOMINANTE

Resistência Mecânica: Al-Cu, Al-Zn-Mg; Resistência à Corrosão: Al-Mg; Resistência Mecânica e Temperaturas Elevadas: Al-Cu; Conformabilidade Plástica: Al-Mg, Al-Mn, Al-Zn-Mg, Al-Cu-Mg; Soldabilidade: Al-Mg, Al-Mg-Si, Al-Zn-Mg; Usinabilidade: Al-Mg-Si, Al-Cu-Mn.

Termicamente não TratávelTermicamente TratávelNão recomendado para soldagem

Elemento de LigaLiga de adição

LIGAS PARA SOLDA DE ALUMÍNIO

METAIS DE ADIÇÃO A escolha do metal de adição é na maioria das vezes determinada pela:

1- Soldabilidade do metal base.2- Resistência à corrosão.


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DIFICULDADES NA SOLDAGEM DE LIGAS DE ALUMÍNIO

Algumas ligas podem ser sensíveis a trincas a quente, as principais são ligas da série 2xxx(alumínio cobre) e as da série 7xxx (alumínio-zinco).

Com ligas da série 2xxx, evite parâmetros de soldagem onde será promovido um alto aporte decalor, gerando um aumento de grãos, potencializando o surgimento de trincas.

Ligas da série 7xxx que possuem Al-Zn-Mg-Cu (Ex: 7075), são consideradas não soldáveis, devidoa influência do calor da soldagem que provoca uma redução de resistência a níveis inaceitáveis,também devido ao teor de Cu superior à 1,0%, que favorece a formação de fases que noscontornos de grão, gerando uma sensível fissuração a quente. Diferente da liga citadaanteriormente, as ligas da série 7xxx que contêm Al-Zn-Mg como 7005, possuem boa resistência àtrinca a quente e boa resistência mecânica da junta soldada.

O eletrodo 5356 é freqüentemente recomendado para esta série 7xxx evitando o surgimento detrincas. O eletrodo 4043 proveria excesso de silício gerando partículas de Mg2Si, que fragiliza a

solda. A solda de peças de alumínio dissimilares está sujeita a aumentos de sensibilidade a trincas. Aosoldar ligas que possuem boa soldabilidade como série 5xxx, com série 2xxx usando metal deadição da série 5xxx, o teor de Mg e Cu na poça de fusão poderá aumentar, deixando a soldasusceptível á trinca.

DEFEITOS EM SOLDAGEM

O alumínio e suas ligas são facilmente soldados quando é seguido um procedimento apropriado. As imperfeições mais comuns nas soldas são:

Porosidade. Fissuras.

Falta de qualidade do cordão de solda.


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As principais fontes de hidrogênio são os hidrocarbonetos e a umidade provenientes decontaminantes presentes no metal base ou no metal de adição e a presença de vapor de água nacamada protetora do gás inerte. Mesmo concentrações muito baixas, o hidrogênio pode atingirníveis onde ocorrem formações de bolhas na poça de soldagem. O Alumínio é um dos metais maissusceptíveis a porosidade.

Para minimizar o risco, deve ser feita uma limpeza rigorosa do metal base e do metal de adição,utilizar gás de boa qualidade e fazer uma manutenção adequada dos equipamentos e tubulações.

FISSURAS NA SOLIDIFICAÇÃO

Em ligas de alumínio, as fissuras ocorrem principalmente devido ao estresse gerado pela solda,ocasionado pela alta expansão térmica (duas vezes maior que a do aço) e a contração substancialna solidificação - normalmente 5% a mais que o equivalente em soldas de aço.

Fissuras se formam geralmente no centro da linha desoldagem, usualmente se estendendo pelo centro dalinha na solidificação da solda. Fissuras tambémocorrem no ponto final da operação de soldagem. Oaparecimento de fissuras é principalmente causadopor:

Combinação incorreta entre o metal base e o metal de adição. Geometria ruim das partes a serem soldadas. Soldagem em condições muito limitadas.

O risco de fissuras pode ser reduzido utilizando metais de adição mais resistentes a fissuras(geralmente ligas da série 4XXX e 5XXX). A linha de soldagem deve ter espessura suficiente pararesistir ao estresse causado pela contração.

As condições de soldagem muito limitadas podem ser melhoradas utilizando-se uma preparaçãocorreta das bordas um posicionamento preciso da junção e um procedimento correto de


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soldagem de ligas com alto teor de magnésio (como a 5083), pois pode ocorrer a formação desilicato de magnésio em excesso, que reduz a ductibilidade e aumenta a tendência a fissuras.

IMPERFEIÇÕES NO CORDÃO DE SOLDA

Ajustes incorretos dos parâmetros para a soldagem, uma técnica ruim de soldagem ou umposicionamento inadequado das partes a serem sodadas podem ser a causa de imperfeições taiscomo: falta de fusão; falta de penetração ou excesso de penetração e repuxo. A altacondutibilidade térmica do alumínio e a rápida solidificação da poça de soldagem fazem com queas ligas de alumínio sejam particularmente sujeitas a imperfeições no cordão de soldagem.

REDUÇÃO DA RESISTÊNCIA DA JUNTA

Tipicamente, a ZTA resultante da soldagem irá determinar a resistência da junta e, normalmente,a variedade de metais de adição irá condizer ou exceder a resistência requerida. No entanto,

vários outros fatores devem ser considerados na soldagem de ligas tratáveis ou não tratáveistermicamente.

Ligas tratáveis termicamente requerem um tempo especifico para reduzir completamente a suaresistência. A redução da resistência em ligas tratáveis pode ser mínima ou extensa durante asoldagem, dependendo do processo e técnica de soldagem utilizada. A quantia de redução deresistência causada pelo calor da solda é influenciada pelo tempo e temperatura. Velocidade desoldagem mais rápida nas soldas menores produz menos calor na área de soldagem.

As seguintes considerações podem adicionar um calor de soldagem desnecessário e possueminfluencia no calor imposto na soldagem de ligas de alumínio.

• Controlar a temperatura de interpasse da solda;• Excesso de pré aquecimento;


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LIGAS DE ALUMÍNIO OXIGEN

A1 1050INTRODUÇÃO

OXIGEN A1 1050 é uma liga ideal para soldagem de alumínio puro e suas ligascom baixos teores de silício e magnésio e quando não se deseja a presença detitânio ou quando se requer alto grau de pureza do alumínio (99,5%). Asimpurezas existentes nesta liga são em porcentagens naturais e muito baixasnão interferindo nas propriedades da mesma..APLICAÇÕES

• Indicada para tanques e cubas estruturais para indústria química;• Embalagens alimentícias;• Tubos flexíveis tipo bisnaga e aerossol;• Chapas litográficas;• Tubulações para industria química e petroquímica;• Indicada para peças que serão posteriormente anodizadas;• Utilizada para soldas TIG, MIG, e Oxi-combustível.

INFORMAÇÕES GERAIS• Não-tratável termicamente

COMPOSIÇÃO QUÍMICA


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PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS

Temperatura de Fusão: 657 ºCDensidade, a 20ºC: 2.705 g/cm 3

ESPECIFICAÇÕES ATENDIDAS OU EXCEDIDAS

• AA 1050• UNS A91050• AWS 5.10 (equivalente mais próximo) ER1100 AWS


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A2 ER1100

INTRODUÇÃO

OXIGEN A2 ER1100 é uma liga ideal para soldagem de alumínio puro e ligascom baixos teores de silício e magnésio, quando não se deseja a presença detitânio ou se necessita alto grau de pureza do alumínio (99,0%). As impurezasexistentes nesta liga são em porcentagens naturais e muito baixas nãointerferindo nas propriedades da mesma. Apresenta boa plasticidade eresistência contra corrosão, indicada quando a resistência mecânica não énecessária.

APLICAÇÕES

• Indicada para solda de tubulações;• Peças estampadas, painéis decorativos, recipientes, utensílios; • Aletas; • Carrocerias; • Fuselagem; • Chapas finas; • Embalagens de alimentos e de armazenamentos; • Utilizada para soldas TIG, MIG e Oxi-combustível.

INFORMAÇÕES GERAIS• Não-tratável termicamente • Designação ISO: Al99.0 Cu• Principal elemento de liga: Cobre


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Temperatura de Fusão: 643 – 655 ºCDensidade, a 20ºC: 2.71 g/cm 3Condutividade Elétrica, a 20ºC (*): 59% IACSCor depois de anodizada: Dourado

Limite de Resistência a Tração (*): 90 MPaLimite de Elasticidade (*): 35 MPa

Dureza Brinell (*): 23 HBMódulo de Elasticidade: 69 GPa

*Dados referentes à liga originalmente recozida


• AWS A5.10/A5.10M:1999 ER1100


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AT2 DIN1732 SG-Al 99,5 Ti

INTRODUÇÃO

OXIGEN AT2 é uma liga de alumínio puro com teores baixos de outroselementos. Há na liga, adição de titânio que refina o grão do alumínio e ocromo que confere certa resistência mecânica à liga.

APLICAÇÕES• Soldas de chapas;• Indicada para tanques e cubas estruturais para indústria química e

alimentícia; • Tubos tipo bisnaga e aerosol; • Chapas litográficas; • Aletas; • Carrocerias; • Fuselagem; • Tubulações; • Indicado para peças que serão posteriormente anodizadas; • Usado em processos de soldagem TIG, MIG, e soldagem Oxi-acetilênica.

INFORMAÇÕES GERAIS• Não-tratável termicamente • Liga de alumínio com 99,7 % de pureza; • Excelente condutibilidade;

Ligas trabalháveis;


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Temperatura de Fusão: 657 ºCDensidade, a 20ºC: 2.70 g/cm 3Condutividade Elétrica, a 20ºC (*): 62% IACSCor depois de anodizada: Branca

*Dado referente à liga originalmente recozida

ESPECIFICAÇÕES ATENDIDAS OU EXCEDIDAS• DIN 1732 SG-Al 99,5 Ti• AWS 5.10 Inexiste equivalente


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OX2 1070

INTRODUÇÃO

OXIGEN OX2 1070 é uma liga para soldagem de alumínio puro e suas ligascom baixos teores de silício e magnésio e quando não deseja a presença detitânio ou quando se requer alto grau de pureza do alumínio (99,7%). Asimpurezas existentes na liga são em porcentagens naturais e muito baixas nãointerferindo nas propriedades do consumível em questão.

APLICAÇÕES

• Soldas de chapas;• Peças para repuxo profundo; • Frisos decorativos; • Industria química, alimentícia e de eletricidade; • Refletores; • Usado em processos de soldagem TIG, MIG, e soldagem Oxi-acetilênica.

INFORMAÇÕES GERAIS

• Não-tratável termicamente • Liga de alumínio com 99,7 % de pureza; • Excelente condutibilidade; • Ligas trabalháveis; • Indicado para peças que serão posteriormente anodizadas.


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Temperatura de Fusão: 657 ºCDensidade, a 20ºC: 2.70 g/cm 3Condutividade Elétrica, a 20ºC (*): 62% IACSCor depois de anodizada: Branca


ESPECIFICAÇÕES ATENDIDAS OU EXCEDIDAS• AA 1070• UNS A91070• ISO Al 99.7


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OX5 ER4043

INTRODUÇÃO

OXIGEN OX5 ER4043 é uma das ligas mais antigas e mais utilizadas nasoldagem e brasagem de ligas de alumínio. Esta liga apresenta como principalelemento em sua composição o silício a 5%, o que confere ao alumínio leveredução do seu ponto de fusão, garantindo assim boa soldabilidade e umcordão de solda bem homogêneo. Esta liga não é indicada para ligas ricas emmagnésio e para peças que serão posteriormente anodizadas.

APLICAÇÕES

• Soldas de chapas;• Estruturas e peças fundidas de alumínio; • Brasagem de alumínio; • Refletores;


• Não-tratável termicamente • Designação ISO: AlSi5 • Principal elemento de liga: Silício


Silí i F C b B íli M ê M é i


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Temperatura de Fusão: 575 – 632 ºCDensidade, a 20ºC: 2.69 g/cm 3Condutividade Elétrica, a 20ºC (*): 42% IACSCor depois de anodizada: Cinza



• AWS A5.10/A5.10M:1999 ER4043


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OX-12 ER4047

INTRODUÇÃOOX12 é uma liga de alumínio que contém silício como principal elemento deliga, na faixa de 11% a 13% da composição. Ideal para brasagem, poisapresenta baixo ponto de fusão. Possui boa fluidez e reduz defeitosprovenientes da contração térmica e de fissura a quente. Na produção do novoOX12, a Oxigen introduziu modificações no processo para que seja obtido ummaterial de estrutura mais refinada, que resulta em um metal de adição maishomogêneo, com melhor soldabilidade e acabamento superior.

APLICAÇÕES

• Indicado para soldagem de peças fundidas de ligas Al-Si com teor desilício superior a 7%

• Brasagem de peças fundidas e chapas finas de alumínio (com uso defluxo ALUMINEX ou ALUMINEX-PASTE)

• Utilizada para processos de soldagem TIG, MIG e brasagem.• Não é indicada para peças que serão posteriormente anodizadas


Silício Ferro Cobre Berílio Manganês

11,0 – 13,0 0,80 0,30 0,0008 0,15

Magnésio Zinco Alumínio Outros(cada) Outros Total

0,10 0,20 Restante 0,05 0,15


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AM3 ER5654

INTRODUÇÃO

OXIGEN AM3 ER5654 é uma liga que foi desenvolvida originalmente em 1968,para proporcionar limites baixos e controlados de manganês e cobre. Oresultado foi uma liga de adição exclusiva, que pode ser usada na solda detanques para armazenamento de peróxido de hidrogênio. Esta liga contémmais do que 3% de magnésio, portanto não é recomendada para solda depeças que estarão sujeitas à temperaturas de trabalho superiores a 65ºC, porse tornar mais suscetível à trincas por fadiga. É indicada para soldar peças queserão submetidas a baixas temperaturas.

APLICAÇÕES

• Indicada para soldagem de ligas de alumínio com teores de magnésio até3%.

• Utilizada para soldas TIG, MIG.• Utilizada também para fabricação de rebites.• Indicada para soldagem de tanques para armazenamento e transporte

de produtos químicos.


• Não-tratável termicamente• Principais elementos de liga: Magnésio, Cromo, Titânio.• Melhor semelhança de cor em peças anodizadas



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Temperatura de Fusão: 593 – 643 ºCDensidade, a 20ºC: 2.66 g/cm 3Condutividade Elétrica, a 20ºC: 32% IACSCor Anodizada: Branca

Limite de Resistência a Tração (*): 240 MPaLimite de Elasticidade (*): 115 MPaDureza Brinell (*): 58 HBMódulo de Elasticidade: 70 GPa



• AWS A5.10/A5.10M:1999 ER5654


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AM5 ER5356

INTRODUÇÃO

OXIGEN AM5 ER5356 é uma liga de alumínio que contém 5% de magnésio,disponível em carretéis ou varetas para aplicações nos processos MIG e TIG desoldagem. A solda com OXIGEN AM5 apresenta uma boa resistência mecânicae superior resistência à corrosão, quando exposta à água salgada. Usualmenteindicada para a soldagem dos seguintes metais base: 5052, 5083, 5454, 5456e ligas da série 7xxx. Após anodização apresenta coloração esbranquiçada.APLICAÇÕES

• Indicada para soldagem de ligas de alumino com teores de magnésioacima de 3%;

• Utilizada para soldas TIG, MIG;


• Não-tratável termicamente • Designação ISO: AlMg5Cr(A) • Principais elementos de liga: Magnésio, Manganês, Cromo, Titânio. •

Confere alta resistência mecânica.


Silício Ferro Cobre Berílio Zinco Manganês Magnésio


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Temperatura de Fusão: 570 – 635 ºCDensidade, a 20ºC: 2.64 g/cm 3Condutividade Elétrica, a 20ºC (*): 29% IACSCor depois de anodizada: Branca

Limite de Resistência a Tração (*): 290 MPaLimite de Elasticidade (*): 150 MPa

Dureza Brinell (*): 65 HBMódulo de Elasticidade: 71 GPa*Dados referentes à liga originalmente recozida


•

AWS A5.10 / A5.10M:1999 ER5356


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AMG4 ER5183

INTRODUÇÃO

OXIGEN AMG4 ER5183 é uma liga de alumínio que contém como principalelemento em sua composição o magnésio de 4,3 a 5,2%. Este magnésioadicionado ao alumínio confere à liga alta resistência mecânica, mantendo boaresistência à corrosão. Nesta liga existe também o elemento manganês, o qualproporciona uma melhora na resistência mecânica.

APLICAÇÕES

• Indicado para indústria naval; equipamentos ferroviários, tanques deestocagem em temperaturas criogênicas e sob pressão.

• Utilizado quando se deseja uma alta resistência mecânica e a corrosão.

INFORMAÇÕES GERAIS• Não-tratável termicamente • Designação ISO: AlMg5Cr(A) • Principais elementos de liga: Magnésio, Manganês, Cromo, Titânio • Confere alta resistência mecânica e à corrosão .



0 40 0 40 0 10 0 0008 0 25 0 5 1 0 4 3 5 2


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Temperatura de Fusão: 579°C

Densidade, a 20ºC: 2.66 g/cm3

Cor depois de anodizada: Branca



• ER 5183 AWS 5.10.• ISO AlMg4.5 Mn.


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AMG5 ER5556

INTRODUÇÃO

OXIGEN AMG5 ER5556 é uma liga de alumínio que contém como principalelemento em sua composição o magnésio de 4,7 a 5,5%. Este magnésioadicionado ao alumínio confere à liga alta resistência mecânica, mantendo boaresistência à corrosão, juntamente com uma boa soldabilidade. Nesta ligaexiste também o elemento manganês, o qual proporciona uma melhora naresistência mecânica.APLICAÇÕES

• Indicado para industria naval; equipamentos ferroviários, tanques deestocagem em temperaturas criogênicas e sob pressão.

• Utilizado quando se deseja uma alta resistência mecânica e a corrosão.


• Não-tratável termicamente • Designação ISO: AlMg3Mn(A) • Principais elementos de liga: Magnésio, Manganês, Cromo, Titânio • Confere alta resistência mecânica e à corrosão .




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Propriedades Físicas e Mecânicas

Temperatura de Fusão: 568°C – 635°CDensidade, a 20ºC: 2.66 g/cm 3Cor depois de anodizada: Branca



• ER 5556 AWS 5.10• ISO: AlMg3Mn(A)


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