Diferença entre soldagem por fusão e soldagem de estado sólido

A necessidade de união de dois ou mais componentes é inerente à fabricação. Existem várias técnicas de junção para montar uma grande variedade de materiais de várias maneiras. Alguns desses processos fornecem juntas permanentes, enquanto outros fornecem juntas temporárias. Assim como a rebitagem, o acoplamento e a colagem, a soldagem também é um processo de união permanente. Por definição, a soldagem é um dos processos de união pelo qual dois ou mais componentes sólidos podem ser unidos permanentemente por formação de coalescência com ou sem a aplicação de pressão externa, calor e metal de adição. Portanto, tanto o calor quanto a pressão não são obrigatórios para a união por soldagem; na verdade, eles são aplicados alternativamente. Assim, em alguns processos de soldagem, o calor externo é aplicado; enquanto em outros processos a pressão externa é aplicada. Com base nisso, os processos de soldagem podem ser classificados em dois grupos – soldagem por fusão e soldagem em estado sólido.

Em todos os processos de soldagem em que calor suficiente é aplicado de fonte externa para fusão ou fusão das superfícies de contato dos componentes de base para formar o cordão de solda são denominados como processos de soldagem por fusão . Nenhuma pressão é normalmente desejada em tais processos. Todos os processos de soldagem a arco, soldagem a gás e soldagem por resistência estão sob soldagem por fusão. Também vale ressaltar que a fusão das superfícies de contato da placa de base ocorre devido à aplicação direta de calor e não como consequência de pressão, atrito, etc.

Por outro lado, em processos de soldagem em estado sólido , nenhum calor é aplicado diretamente; em vez disso, é aplicada pressão suficiente na maioria dos casos. Como consequência da pressão, pode gerar calor na zona de contato; no entanto, normalmente esta temperatura permanece bem abaixo do ponto de fusão dos componentes de base. Soldagem por difusão, soldagem por forja, soldagem por explosão, soldagem por pressão, soldagem por fricção, etc. são exemplos desta categoria. Diferenças importantes entre soldagem por fusão e soldagem em estado sólido são dadas abaixo em forma de tabela.

Tabela:Diferenças entre soldagem por fusão e soldagem em estado sólido

Soldagem por fusão	Soldagem em estado sólido
Nos processos de soldagem por fusão, as superfícies de contato dos componentes da base derretem para formar o cordão de solda.	Não ocorre tal fusão; a temperatura das superfícies de contato sempre permanece abaixo do ponto de fusão do material original.
O calor é aplicado diretamente de alguns meios externos. No entanto, a pressão não é necessária.	Nenhum calor é aplicado diretamente para auxiliar a união; em vez disso, é aplicada pressão suficiente na maioria dos casos.
O material de enchimento externo, se necessário, pode ser aplicado facilmente.	Os processos de soldagem em estado sólido são em sua maioria autógenos e também o metal de adição não pode ser aplicado facilmente.
Existe uma zona afetada pelo calor (HAZ) mais ampla ao redor do cordão de solda devido à alta entrada de calor.	A ZTA é estreita, pois não ocorre derretimento. Na maioria dos casos, a ZTA é insignificante e não apresenta problemas na estrutura soldada.
Devido ao intenso aquecimento e subsequente fusão, várias propriedades mecânicas e metalúrgicas são afetadas.	As propriedades mecânicas e metalúrgicas não são afetadas severamente.
A união de metais diferentes por soldagem por fusão é mais fácil.	A união de metais diferentes por soldagem em estado sólido é muito difícil.
A alta distorção ocorre devido à entrada excessiva de calor. Para evitar isso, deve-se usar um acessório adequado.	O nível de distorção é baixo e geralmente não requer precauções para evitá-lo.
Todos os processos de soldagem a arco, soldagem a gás, soldagem por resistência e soldagem por energia intensa são soldagem por fusão.	Soldagem por difusão, soldagem por pressão, soldagem por rolo, soldagem a frio, soldagem por fricção, soldagem por forja, etc. são exemplos de soldagem em estado sólido.

Derretimento de superfícies de contato: Como o nome sugere, na soldagem por fusão, as superfícies de contato do componente pai podem se fundir para criar cordão de solda ou coalescência. O metal de adição, se aplicado, também derrete e se mistura com o metal original fundido. Ao contrário disso, nenhuma fusão ou fusão ocorre na soldagem em estado sólido e, portanto, a união ocorre enquanto os componentes estão em estado sólido. Embora devido à aplicação simultânea de pressão e atrito, a temperatura dos componentes originais pode aumentar; no entanto, ele sempre permanece abaixo do ponto de fusão do metal base e, portanto, não ocorre fusão. Na verdade, esta é a principal diferença entre dois tipos de soldagem.

Aplicação de calor e pressão: É óbvio que o calor deve ser aplicado de fonte externa na soldagem por fusão. Esta fonte de calor pode ser de diferentes tipos como arco elétrico no caso de soldagem a arco, queima de gás oxi-combustível no caso de soldagem a gás, aquecimento por resistência elétrica no caso de soldagem por resistência e até mesmo um feixe de energia intenso como plasma, laser ou feixe de elétrons no caso de PAW, LBW ou EBW. Por outro lado, os processos de soldagem em estado sólido geralmente requerem aplicação de pressão. Nenhuma aplicação direta de calor é desejada; no entanto, o calor pode produzir como consequência da pressão, fricção, etc.

Aplicação do material de enchimento: O material de enchimento é desejado para preencher a lacuna da raiz que existe entre os componentes originais. Com base na aplicação da carga e sua composição, a soldagem pode ser classificada em três categorias:autógena, homogênea e heterogênea. Quando a lacuna da raiz é muito pequena, o preenchimento não é necessário e esse processo é denominado autógeno. A soldagem em estado sólido geralmente é realizada no modo autógeno. Por outro lado, quando a carga é aplicada e a composição metalúrgica da carga é semelhante à do metal original, é denominado como soldagem homogênea; enquanto que se a composição metalúrgica da carga for diferente da do metal original, ela é chamada de soldagem heterogênea. A soldagem por fusão pode ser realizada com vantagem em todos os três modos; entretanto, precauções extras e parâmetros ótimos devem ser utilizados para unir em modo heterogêneo.

Presença de HAZ: A Zona Afetada pelo Calor (HAZ) é a camada estreita nos componentes soldados ao redor do cordão de solda onde o material não foi derretido, mas várias propriedades físicas e mecânicas foram afetadas devido ao aquecimento e resfriamento subsequente. Esta ZTA é considerada como região fraca, pois é altamente suscetível a falhas mecânicas e químicas. Devido ao aquecimento extremo a uma temperatura acima do ponto de fusão do material em questão, existe uma ZTA mais ampla ao redor do cordão de solda quando os componentes são unidos por processos de soldagem por fusão; enquanto que uma ZTA estreita (às vezes insignificante) pode ser observada quando os componentes são unidos por processos de soldagem em estado sólido, pois menos calor é gerado durante a soldagem.

Mudanças nas propriedades mecânicas e metalúrgicas: Várias propriedades metalúrgicas como orientação do grão, estrutura do grão, defeitos atômicos, etc. são normalmente afetadas durante a soldagem. Muitas propriedades mecânicas como resistência, dureza, tenacidade, etc. também são afetadas como consequência de mudanças metalúrgicas. Normalmente, essas alterações estão associadas ao nível de aquecimento e resfriamento subsequente dos componentes. Nos processos de soldagem por fusão, é aplicado alto calor e os materiais são derretidos, de modo que tais processos podem alterar várias propriedades a um nível extremo. Ao contrário disso, tais mudanças são escassas e na maioria das vezes dentro do limite aceitável quando a união é realizada usando processos de soldagem em estado sólido.

Capacidade de união de metais diferentes: Uma das maiores vantagens da soldagem entre todos os processos de união é a união à prova de vazamentos e som de materiais diferentes. No entanto, nem todo processo de soldagem é adequado para esse fim. Como a união de metais dissimilares é basicamente uma soldagem heterogênea, apenas alguns processos de soldagem por fusão podem atender a esse requisito. No entanto, requer extremo cuidado e parâmetros de processo ótimos para obter uma junta sólida. A soldagem em estado sólido não é adequada para a união de metais dissimilares.

Nível de distorção em estruturas soldadas: Devido à expansão e contração desiguais durante o aquecimento e resfriamento na soldagem, as estruturas montadas se distorcem para um plano diferente, levando ao defeito de soldagem. Tal distorção em estruturas unidas causa imprecisão dimensional e peças rejeitadas. A tendência de distorção em estruturas soldadas aumenta com o aumento do aporte de calor. Portanto, se a fixação adequada não for empregada ou a técnica de minimização de distorção adequada (como soldagem por salto, pré-configuração das peças na direção oposta, etc.) ex caso.

Exemplos dos processos: Todos os processos de soldagem a arco (MMAW, GMAW, TIG, SAW, FCAW, ESW, etc.), processos de soldagem a gás (OAW, OHW, AAW, PGW, etc.), processos de soldagem por resistência (RSW, RSEW, PW, PEW, FW , etc.) e processos de soldagem por feixe de energia intensa (PAW, LBM e EBW) são exemplos de soldagem por fusão. Soldagem por difusão (DFW), soldagem por pressão (PW), soldagem por rolo (ROW), soldagem a frio (CW), soldagem por fricção (FRW), soldagem por forja (FOW), etc. são exemplos de soldagem em estado sólido.

A comparação científica entre soldagem por fusão e soldagem em estado sólido é apresentada neste artigo. O autor também sugere que você consulte as seguintes referências para melhor compreensão do tema.

1. Diferença entre soldagem por fusão e soldagem em estado sólido por Difference.minaprem.com.
2. Defeitos de Soldagem por M. Preto (1 ^st edição, Aracne).
3. Química Física da Soldagem por Fusão por G. F. Deyev e D. G. Deyev (1 ^st edição, DGD Press).