Junção de metais com brasagem e soldadura
Existem vários métodos disponíveis para unir metais, incluindo a soldadura, a brasagem e a soldadura. Qual é a diferença entre soldadura e brasagem? Qual é a diferença entre brasagem e soldadura? Vamos explorar as distinções e as vantagens comparativas, bem como as aplicações comuns. Esta discussão irá aprofundar a sua compreensão da união de metais e ajudá-lo a identificar a melhor abordagem para a sua aplicação.
COMO FUNCIONA A BRASAGEM
A junta soldada é feita de uma forma completamente diferente de uma junta soldada. A primeira grande diferença está na temperatura - a brasagem não funde os metais de base. Isto significa que as temperaturas de brasagem são invariavelmente mais baixas do que os pontos de fusão dos metais de base. As temperaturas de brasagem são também significativamente mais baixas do que as temperaturas de soldadura para os mesmos metais de base, utilizando menos energia.
Se a brasagem não funde os metais de base, como é que os une? Funciona através da criação de uma ligação metalúrgica entre o metal de adição e as superfícies dos dois metais que estão a ser unidos. O princípio pelo qual o metal de adição é arrastado através da junta para criar esta ligação é a ação capilar. Numa operação de brasagem, aplica-se calor de uma forma geral aos metais de base. O metal de adição é então posto em contacto com as peças aquecidas. É derretido instantaneamente pelo calor dos metais de base e arrastado por ação capilar completamente através da junta. É assim que é feita uma junta soldada.
As aplicações de brasagem incluem eletrónica/eléctrica, aeroespacial, automóvel, HVAC/R, construção e muito mais. Os exemplos vão desde sistemas de ar condicionado para automóveis a pás de turbinas a jato altamente sensíveis, passando por componentes de satélites e jóias finas. A brasagem oferece uma vantagem significativa em aplicações que requerem a união de metais de base diferentes, incluindo cobre e aço, bem como não-metais, como carboneto de tungsténio, alumina, grafite e diamante.
Vantagens comparativas. Em primeiro lugar, uma junta soldada é uma junta forte. Uma junta soldada feita corretamente (tal como uma junta soldada) será, em muitos casos, tão ou mais forte do que os metais que estão a ser unidos. Em segundo lugar, a junta é feita a temperaturas relativamente baixas, variando de cerca de 620°C a 870°C (1150°F a 1600°F).
Mais importante ainda, os metais de base nunca são fundidos. Uma vez que os metais de base não são fundidos, podem normalmente reter a maioria das suas propriedades físicas. Esta integridade do metal de base é caraterística de todas as juntas soldadas, incluindo as juntas de secção fina e grossa. Além disso, o calor mais baixo minimiza o perigo de distorção ou deformação do metal. Considere também que temperaturas mais baixas requerem menos calor - um fator significativo de poupança de custos.
Outra vantagem importante da brasagem é a facilidade de unir metais dissimilares utilizando fluxo ou ligas revestidas/com fluxo. Se não for necessário fundir os metais de base para os unir, não importa se têm pontos de fusão muito diferentes. É possível soldar aço a cobre tão facilmente como aço a aço. A soldadura é uma história diferente porque é necessário derreter os metais de base para os fundir. Isto significa que se tentar soldar cobre (ponto de fusão 1981°F/1083°C) a aço (ponto de fusão 2500°F/1370°C), terá de utilizar técnicas de soldadura bastante sofisticadas e dispendiosas. A facilidade total de unir metais diferentes através de procedimentos de brasagem convencionais significa que pode selecionar os metais mais adequados para a função do conjunto, sabendo que não terá qualquer problema em uni-los, independentemente das suas temperaturas de fusão.
Além disso, um junta soldada tem um aspeto suave e favorável. A comparação entre o filete minúsculo e limpo de uma junta soldada e o cordão grosso e irregular de uma junta soldada é feita noite e dia. Esta caraterística é especialmente importante para juntas em produtos de consumo, onde a aparência é crítica. Uma junta soldada pode quase sempre ser utilizada "tal como está", sem necessidade de quaisquer operações de acabamento - outra poupança de custos.
A brasagem oferece outra vantagem significativa sobre a soldadura, na medida em que os operadores podem normalmente adquirir competências de brasagem mais rapidamente do que as competências de soldadura. A razão reside na diferença inerente entre os dois processos. Uma junta soldada linear tem de ser traçada com uma sincronização precisa da aplicação do calor e da deposição do metal de enchimento. Uma junta soldada, por outro lado, tende a "fazer-se a si própria" através da ação capilar. De facto, uma parte considerável da perícia envolvida na brasagem tem origem no design e na engenharia da junta. A rapidez comparativa da formação de operadores altamente qualificados é um fator de custo importante.
Finalmente, brasagem de metais é relativamente fácil de automatizar. As caraterísticas do processo de brasagem - amplas aplicações de calor e facilidade de posicionamento do metal de adição - ajudam a eliminar o potencial de problemas. Existem muitas formas de aquecer a junta automaticamente, muitas formas de metal de adição para brasagem e muitas formas de os depositar, pelo que uma operação de brasagem pode ser facilmente automatizada para quase todos os níveis de produção.
COMO FUNCIONA A SOLDADURA
A soldadura une metais através da fusão e fusão dos mesmos, normalmente com a adição de um metal de enchimento de soldadura. As juntas produzidas são fortes - normalmente tão fortes como os metais unidos, ou ainda mais fortes. Para fundir os metais, aplica-se um calor concentrado diretamente na área da junta. Este calor deve ser de uma temperatura elevada para fundir os metais de base (os metais que estão a ser unidos) e os metais de enchimento. Por conseguinte, as temperaturas de soldadura começam no ponto de fusão dos metais de base.
A soldadura é geralmente adequada para unir grandes conjuntos em que ambas as secções de metal são relativamente espessas (0,5"/12,7 mm) e unidas num único ponto. Uma vez que o cordão de uma junta soldada é irregular, não é normalmente utilizado em produtos que exijam juntas estéticas. As aplicações incluem transportes, construção, fabrico e oficinas de reparação. Exemplos são as montagens robóticas e o fabrico de recipientes sob pressão, pontes, estruturas de edifícios, aeronaves, carruagens e carris ferroviários, condutas e muito mais.
Vantagens comparativas. Como o calor de soldadura é intenso, é tipicamente localizado e pontual; não é prático aplicá-lo uniformemente numa área ampla. Este aspeto pontual tem as suas vantagens. Por exemplo, se pretender unir duas pequenas tiras de metal num único ponto, uma abordagem de soldadura por resistência eléctrica é prática. Esta é uma forma rápida e económica de fazer juntas fortes e permanentes às centenas e milhares.
No entanto, se a junta for linear em vez de pontual, surgem problemas. O calor localizado da soldadura pode tornar-se uma desvantagem. Por exemplo, se pretender soldar duas peças de metal, começa por chanfrar as arestas das peças de metal para permitir espaço para o metal de enchimento de soldadura. Depois, solda-se, aquecendo primeiro uma extremidade da área da junta até à temperatura de fusão e, em seguida, movendo lentamente o calor ao longo da linha da junta, depositando metal de enchimento em sincronização com o calor. Esta é uma operação de soldadura típica e convencional. Feita corretamente, esta junta soldada é pelo menos tão forte como os metais unidos.
No entanto, existem desvantagens nesta abordagem de soldadura de junta linear. As juntas são efectuadas a altas temperaturas - suficientemente altas para fundir os metais de base e o metal de adição. Estas temperaturas elevadas podem causar problemas, incluindo possíveis distorções e deformações dos metais de base ou tensões em torno da área de soldadura. Estes perigos são mínimos quando os metais a unir são espessos, mas podem tornar-se problemáticos quando os metais de base são secções finas. Além disso, as temperaturas elevadas são dispendiosas, uma vez que o calor é energia e a energia custa dinheiro. Quanto mais calor for necessário para fazer a junta, maior será o seu custo de produção.
Agora, considere o processo de soldadura automatizado. O que acontece quando se junta não um conjunto, mas centenas ou milhares de conjuntos? A soldadura, pela sua natureza, apresenta problemas de automatização. Uma junta de soldadura por resistência feita num único ponto é relativamente fácil de automatizar. No entanto, quando o ponto se torna numa linha - uma junta linear - mais uma vez, a linha tem de ser traçada. É possível automatizar esta operação de traçado, movendo a linha da junta, por exemplo, para além de uma estação de aquecimento e alimentando automaticamente o fio de enchimento a partir de grandes bobinas. No entanto, esta é uma configuração complexa e exigente, que só se justifica quando se tem grandes séries de produção de peças idênticas.
Não se esqueça de que as técnicas de soldadura estão em constante aperfeiçoamento. É possível soldar numa base de produção através de feixe de electrões, descarga de condensador, fricção e outros métodos. Estes processos sofisticados requerem normalmente equipamento especializado e dispendioso, para além de configurações complexas e demoradas. Pondere se são práticos para ciclos de produção mais curtos, alterações na configuração da montagem ou requisitos típicos de junção de metais no dia a dia.
Escolher o processo correto de união de metais
Se precisar de uniões que sejam permanentes e resistentes, é provável que reduza a sua escolha de uniões metálicas à soldadura. brasagem. Tanto a soldadura como a brasagem utilizam calor e metais de adição. Ambos podem ser realizados numa base de produção. No entanto, a semelhança termina aqui. Funcionam de forma diferente, por isso lembre-se destas considerações sobre brasagem vs soldadura:
Tamanho do conjunto
Espessura das secções de metal de base
Requisitos para juntas de ponto ou de linha
Metais a serem unidos
Quantidade necessária para a montagem final
Outras opções? As juntas fixadas mecanicamente (roscadas, estacadas ou rebitadas) geralmente não se comparam às juntas soldadas em termos de força, resistência a choques e vibrações, ou estanquicidade. A colagem e a soldadura proporcionam ligações permanentes, mas, geralmente, nenhuma delas pode oferecer a resistência de uma junta soldada - igual ou superior à dos próprios metais de base. Nem podem, por norma, produzir juntas que ofereçam resistência a temperaturas superiores a 200°F (93°C). Quando se necessita de juntas metal-metal permanentes e robustas, a brasagem é um forte concorrente.