Soldagem de Alumínio #4 - Porosidade na soldagem

P - Estou tendo problemas com porosidade nas minhas soldas de alumínio 5086/5356. A porosidade está sendo detectada em soldas de ranhura por inspeção radiográfica e está fora dos requisitos de nossos critérios de aceitação. O que posso fazer para evitar esse problema de porosidade?

Problemas de porosidade são um desafio e infelizmente, raramente há uma resposta rápida para resolver problemas associados à porosidade em soldas de alumínio. A razão para isso é que uma série de condições relacionadas ao material, consumíveis, técnica de soldagem e/ou equipamento podem causar porosidade. Muitas vezes é necessário enfrentar esse problema através de um processo de eliminação, avaliando cada uma das áreas problemáticas potenciais para identificar a verdadeira causa.

Ao investigar esse tipo de problema, é necessário entender como ocorre a porosidade e como identificar e eliminar essas causas.

A porosidade é resultado da entrada do gás hidrogênio dentro da poça de fusão de alumínio e deixando vazios no cordão solidificado. O hidrogênio é altamente solúvel em alumínio fundido, e por esta razão, o potencial para quantidades excessivas de porosidade durante a soldagem de arco de alumínio é consideravelmente alto. Durante a operação de soldagem, é fácil introduzir hidrogênio através de contaminantes dentro da área de soldagem. É importante entender minuciosamente as muitas fontes desses contaminantes para detectar a causa e tomar as medidas necessárias para resolver problemas de porosidade.

Proteção durante a Soldagem
A exposição e contaminação do metal de solda fundido à atmosfera durante a operação de soldagem é uma consideração ao examinar um problema de porosidade. Esta situação pode ocorrer devido à proteção inadequada do gás durante a soldagem. A seguir, alguns exemplos:

1. Soldagem em correntes de ar – Ventos fortes devido a portas abertas ou ventiladores direcionados à área de soldagem podem remover o gás de blindagem durante a operação de soldagem.
2. Respingos excessivos se acumulam dentro do bocal - Esta condição pode restringir o fluxo de gás e reduzir a eficiência do gás de proteção
3. Stick out - esta é a distância do final do bocal até a superfície da peça de trabalho e mudanças nesta distância podem produzir variação significativa na eficiência do gás de proteção.
4. Estabelecendo e mantendo a vazão de gás de proteção correta - Projetada para fornecer a cobertura de gás mais eficiente, deve ser suficiente para garantir uma proteção adequada, mas não muito alta a ponto de causar turbulência na poça durante a soldagem.

Nota: Usando misturas de gás de proteção de argônio/hélio, é possível reduzir o nível de porosidade. A vantagem das misturas de hélio é a capacidade deste gás de fornecer calor adicional durante o processo de soldagem e, consequentemente, proporcionar ao hidrogênio uma maior oportunidade de escapar antes da solidificação. O uso do hélio como aditivo, em até 75%, pode ajudar a fornecer níveis reduzidos de porosidade; no entanto, a melhor solução para níveis inaceitáveis de porosidade é remover a fonte de contaminação (hidrogênio).

Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos são outras fontes de hidrogênio e porosidade, que podem estar presentes na superfície da chapa ou no consumível de solda. A seguir, alguns exemplos:

1. Contaminação das superfícies das chapas – Uma limpeza completa das superfícies das chapas, que possuem hidrocarbonetos, como lubrificantes, graxa, óleo ou tinta, é necessária para remover a contaminação antes da soldagem.
2. Contaminantes de exaustão na superfície da chapa a partir de ferramentas de ar comprimido usadas para a preparação da solda - Certifique-se de que essas ferramentas não emitam contaminantes, óleo e umidade na superfície da chapa.
3. A qualidade e a limpeza do consumível de soldagem de alumínio - O arame deve estar limpo e livre de qualquer óleo residual utilizado durante o processo de fabricação do consumível. Se a qualidade do arame de soldagem for inferior, pode ser virtualmente impossível produzir níveis aceitáveis de porosidade.
4. Compostos antirrespingos – Este tipo de material, aplicado no bocal de soldagem ou na superfície da placa, não é recomendado para soldagem de alumínio quando são desejados baixos níveis de porosidade.

Umidade
Através de uma série de fontes, a umidade (H2O), que contém hidrogênio, também pode ser uma fonte de contaminação para a área de soldagem. A seguir, alguns exemplos:

1. Vazamentos de água - Isso ocorre dentro do equipamento de soldagem, se utilizar um sistema refrigerado a água.
2. Gás de proteção inadequadamente puro - O gás de proteção deve atender aos requisitos mínimos de pureza especificados pelo código de soldagem ou padrão apropriado. Além disso, a contaminação do gás de proteção também pode ocorrer a partir de imperfeições dentro da linha de entrega de gás, como tubos ou mangueiras de vazamento.
3. Condensação na placa - Alta umidade e mudança de temperatura (atravessar um ponto de orvalho) pode resultar em condensação da placa. Ao soldar em alta umidade, é relativamente fácil adquirir umidade a partir de uma flutuação pequena na temperatura.
4. Óxido de alumínio hidratado – Esta é outra fonte de umidade e porosidade. O alumínio tem uma camada de óxido protetor que é relativamente fina e naturalmente se forma em qualquer superfície exposta. O alumínio armazenado corretamente, com uma camada de óxido fino não contaminado, pode ser facilmente soldado com os processos de gás inerte (GMAW e GTAW), que quebram e removem o óxido durante a soldagem. Quando o óxido de alumínio é exposto à umidade, potenciais problemas com a porosidade surgem. A camada de óxido de alumínio é porosa e pode absorver umidade e se tornar um grande problema ao tentar produzir soldas que são necessárias para ser relativamente livre de porosidade. Este problema pode ocorrer tanto no material base quanto no fio de soldagem.

Preocupações com a preparação de materiais
Outros problemas potenciais de contaminação estão associados à preparação do material. Métodos de corte, que podem depositar contaminantes na superfície da placa ou sub-superfície, fluidos de corte, detritos de disco de moagem e lubrificantes de lâmina de serra são todas áreas de preocupação. Os métodos de preparação do material precisam ser avaliados como elementos controlados do procedimento de soldagem e não alterados sem revalidação. Certos tipos de discos de moagem, por exemplo, podem depositar partículas dentro do alumínio que reagirão durante a soldagem e causarão grandes problemas de porosidade. Além disso, o material de enchimento de alumínio deve ser armazenado em uma área que evitará que ele seja contaminado por hidrocarbonetos ou umidade.

Limpeza antes da soldagem
Para alcançar baixos níveis de porosidade para soldas de qualidade de raios-X, é importante entender os métodos disponíveis para a efetiva remoção de hidrocarbonetos e umidade da área de solda, e incorporar os métodos apropriados no procedimento de soldagem. Se esses contaminantes estiverem presentes na área de solda durante a soldagem, eles produzirão hidrogênio e contribuirão significativamente para problemas de porosidade.

Ao projetar procedimentos de soldagem destinados a produzir baixos níveis de porosidade, é importante incorporar a desengradura e a remoção de óxido. Normalmente, você pode conseguir isso através de uma combinação de limpeza química e/ou o uso de solventes para remover hidrocarbonetos seguidos de escovação de fio de aço inoxidável para remover óxido de alumínio contaminado.

Conclusão
Determinar a causa real da porosidade dentro de uma operação específica de soldagem nem sempre é um exercício simples. Sem uma compreensão dos princípios básicos relacionados a esse problema, pode ser um processo extremamente demorado e muitas vezes frustrante. Você deve abordar um problema de porosidade do ponto de vista organizado de resolução de problemas, e trabalhar através das possibilidades, com base no conhecimento das várias fontes de hidrogênio, até encontrar e eliminar a causa.
A limpeza correta das peças de alumínio antes da soldagem, o uso de procedimentos comprovados, equipamentos bem conservados, gás de blindagem de alta qualidade e um fio de solda de alumínio de alta qualidade que está livre de contaminação, são variáveis muito importantes se os baixos níveis de porosidade forem desejáveis.