Como soldar cobre - um guia técnico

Como soldar cobre

A soldagem de cobre não é difícil. O calor necessário para este tipo de soldagem é aproximadamente o dobro do necessário para aços de espessura semelhante. O cobre tem uma alta condutividade térmica. Para compensar esta perda de calor, recomenda-se uma ponta um ou dois tamanhos maiores do que o necessário para o aço.

Ao soldar grandes seções de espessuras pesadas, o aquecimento suplementar é aconselhável. Este processo produz uma solda menos porosa.

O cobre pode ser soldado com uma chama levemente oxidante porque o metal fundido é protegido pelo óxido que é formado pela chama. Se um fluxo for usado para proteger o metal fundido, a chama deve ser neutra. Cobre sem oxigênio (haste de cobre desoxidado) deve ser usado em vez de cobre com oxigênio para montagens soldadas a gás. A haste deve ser da mesma composição que o metal base.

O que é cobre?

O cobre é um metal macio e não ferroso que pode ser facilmente dobrado, cortado, moldado e unido usando vários processos de soldagem. Embora seja frequentemente usado para fazer itens decorativos domésticos e arquitetônicos, é um excelente condutor de eletricidade e calor, e por isso é amplamente utilizado na indústria elétrica, enquanto tubos de cobre, válvulas e outros acessórios são comumente usados ​​para encanamento.

Por ser dúctil e altamente maleável, o cobre também é usado como elemento principal em centenas de ligas diferentes, incluindo latão, bronze e níquel-cobre. Os elementos de liga mais comuns usados ​​para ligas de cobre são alumínio, níquel, zinco, estanho e silício.

Como o cobre puro é muito dúctil para ser usinado com sucesso, pequenas quantidades de outros elementos são adicionadas às várias ligas para melhorar a usinabilidade, bem como para desoxidar o metal, torná-lo mais resistente à corrosão, melhorar suas propriedades mecânicas e melhorar sua resposta aos tratamentos térmicos. Ao todo, existem mais de 300 ligas de cobre disponíveis comercialmente.

Os diferentes métodos de soldagem de cobre

O cobre pode ser soldado através de vários métodos. No entanto, vamos discutir apenas as técnicas mais comuns neste artigo sobre o ensino de como soldar cobre. Estes incluem soldagem por arco de metal a gás (GMAW), soldagem por arco de tungstênio a gás (GTAW) e soldagem por arco de metal manual (MMAW). Segue a explicação de cada um.

Soldagem por arco de metal a gás (GMAW)

Também chamada de soldagem MIG, a soldagem a arco de metal a gás (GMAW) segue o sistema SMAW para soldagem. Isso significa que o material de enchimento usado nesta técnica de soldagem é um eletrodo.

No entanto, há uma diferença entre os dois métodos; enquanto uma série de hastes curtas são usadas pelo SMAW como eletrodo consumível, o método GMAW alimenta automaticamente um 'fio' contínuo para a tocha de soldagem a uma velocidade definida pelo usuário. Além disso, há uma configuração regulada para alimentação do gás de proteção.

Ao usar o método GMAW para soldar cobre, é recomendável usar eletrodos de cobre ERcu. O uso de Cobre Desoxidado Aufhauser também é recomendado; esta é uma liga de cobre ou material de enchimento com pureza 985.

A espessura da seção de cobre que você precisa soldar determinará a mistura de gás necessária. Geralmente, o argônio é usado para espessuras de até 6 mm. Para espessuras que excedam isso, uma mistura de hélio e argônio é usada. No método GMAW para soldagem de cobre, você precisa depositar o metal de adição com trama estreita ou contas de longarina; isso pode ser feito usando transferência de spray.

Soldagem por arco de tungstênio a gás (GTAW)

Também chamada de soldagem TIG, a soldagem a arco de tungstênio a gás (GTAW) solda cobre de maneira semelhante à maioria dos processos de soldagem a arco; isso significa que o GTAW envolve o uso de arco elétrico para aquecimento e fusão tanto da peça de cobre quanto do material de enchimento.

À medida que a poça de fusão fundida esfria e solidifica, ela é protegida dos efeitos atmosféricos pela introdução de um gás de proteção como argônio ou hélio na ponta do maçarico. Embora o GTAW seja semelhante a muitos processos de soldagem a arco, ele não solda como os métodos de soldagem a arco que passam o arco elétrico para o cobre que está sendo soldado usando eletrodos consumíveis.

Em vez disso, o GTAW usa um eletrodo não consumível para criar uma junta de solda entre as peças de trabalho; ele pode fazer isso com ou sem material de enchimento. Além disso, em muitos outros métodos de soldagem a arco, o material de enchimento é usado como o eletrodo que transporta o arco elétrico para o cobre que está sendo soldado.

No entanto, um fio de enchimento separado é usado no método de soldagem por arco de tungstênio a gás. Além disso, não é necessário introduzir um material de enchimento enquanto o método GTAW é usado para soldar cobre.

Os métodos GTAW podem soldar com sucesso peças de cobre com espessura de até 16 mm. O arame de enchimento recomendado para este método é qualquer metal com composição semelhante ao metal base. O gás de proteção argônio é preferido para seções de cobre com espessura de até 1,6 mm. Para peças que excedem esse nível de espessura, é usada uma mistura de hélio e argônio.

Quando comparado ao argônio, uma mistura de hélio e argônio permite velocidades de deslocamento mais altas e perfuração mais profunda em uma corrente de soldagem semelhante. Para fornecer à peça de cobre a ser soldada as boas características de perfuração do hélio, juntamente com as propriedades de estabilidade do arco do argônio, a mistura comumente usada é 25%Ar/75%He. Por fim, a soldagem à frente é recomendada ao realizar este método em um pedaço de cobre com uma trama estreita ou contas de longarina.

Soldagem manual por arco de metal (MMAW)

Este método é usado principalmente para realizar reparos ou soldas de manutenção em cobre e ligas de cobre. O material de enchimento recomendado para este método é o eletrodo ECuSn-C. Outra recomendação é usar um eletrodo positivo de Corrente Contínua (DC+) com uma técnica de cordão de longarina. Quando este material de enchimento é usado, o método MMAW pode ajudar no seguinte:

• Soldagem de cobre com outros metais
• Pequeno reparo de peças finas de cobre
• Juntas de solda com acesso restrito

Estes são os três métodos mais comuns usados ​​para soldar cobre. Agora que você tem informações básicas sobre cada método, pode escolher uma técnica/método mais adequado às suas necessidades e ao trabalho que está sendo executado. No entanto, independentemente do método escolhido para soldar cobre, você precisa seguir alguns passos básicos para produzir uma solda eficaz. Discutimos essas etapas na próxima seção.

Os principais passos na soldagem de cobre

Ao soldar cobre por conta própria, você precisa conhecer as etapas críticas envolvidas na soldagem eficaz de cobre. Existem 11 etapas envolvidas na soldagem de cobre DIY. Ao executar essas etapas na seguinte ordem, você poderá produzir uma solda de cobre extremamente durável.

#1. Garanta a segurança

Ao procurar soldar cobre por conta própria, a primeira coisa que você precisa fazer é garantir sua segurança. Não importa o metal que você está soldando, você precisa tomar as devidas precauções antes de começar a soldar. Não fazer isso pode colocá-lo em risco de lesão.

Então, quais são as possíveis precauções que você pode tomar antes de começar a soldar cobre? Você precisa colocar equipamentos de segurança, garantir que não haja nenhum item inflamável ao seu redor e trabalhar em uma área limpa ou livre de materiais estranhos.

Tomar precauções de segurança é especialmente importante ao soldar cobre; isso ocorre porque o cobre é um condutor de eletricidade extremamente bom e você pode levar um choque elétrico se manusear o metal com as mãos nuas.

Além do risco de choque elétrico, a soldagem de cobre pode expô-lo a gases tóxicos. Portanto, você não deve parar em luvas de couro e roupas de segurança para garantir sua segurança ao soldar cobre. Em vez disso, você também deve incluir uma máscara respiratória e proteção para os olhos em seu equipamento de segurança.

#2. Prepare a superfície

A preparação da superfície para soldagem de cobre significa manter a área de solda livre de graxa, óleo, tinta, sujeira e outras partículas estranhas antes de começar a soldar. Por que você precisa manter a área de solda livre dessas partículas? Porque a solda pode rachar se for misturada com o metal. Além disso, eles podem conter substâncias químicas nocivas, como enxofre, fósforo e chumbo.

Além da área de solda, você deve limpar o cobre também antes de começar a soldar. Como você pode limpar a área de solda e o cobre? Com uma escova de arame de bronze e um agente de limpeza apropriado. Primeiro escova de arame e depois desengordurar com o agente de limpeza. Além disso, certifique-se de remover o filme de óxido que se forma durante a soldagem com uma escova de arame após depositar cada execução de solda.

#3. Pré-aquecimento

Por que é importante pré-aquecer o cobre antes de começar a soldar? Porque este metal tem alta condutividade térmica. Isso é especialmente importante se a espessura do metal de cobre for superior a 0,01 polegada. Você deve pré-aquecer todos os segmentos que precisam ser soldados uniformemente.

Como o cobre pode conduzir o calor rapidamente da junta de solda para o metal de base ao seu redor, é necessário um alto pré-aquecimento para soldar as seções de cobre grossas. A temperatura dependerá da espessura do metal e pode variar entre 50° a 752° F.

No entanto, se você estiver soldando liga de cobre, pode pular esta seção porque a difusividade térmica, neste caso, é muito menor em comparação com o cobre. Caso você esteja soldando cobre e não liga de cobre, você precisa selecionar o pré-aquecimento apropriado para sua aplicação. Você deve prestar atenção especial ao cobre que está sendo soldador, à espessura do metal base, ao processo de soldagem e até mesmo à massa total da soldagem.

Além do acima, outra coisa importante a fazer é restringir o calor a uma área localizada o máximo que puder; isso irá ajudá-lo a garantir que não muito do material está em uma faixa de temperatura que leva a uma perda de ductilidade.

Além disso, você deve manter a temperatura de pré-aquecimento até que a junta seja soldada. Depois que você começa a soldar, o calor do cobre pré-aquecido começa a se dissipar e isso diminui o risco de rachaduras.

#4. Considerando o projeto conjunto

Outro passo importante na soldagem eficaz do cobre é a consideração do projeto da junta. O que isso implica? Em primeiro lugar, você precisa considerar a distância entre as articulações. Idealmente, você deve controlar essa distância dentro de certas tolerâncias com base no metal original e na liga de brasagem usada. No entanto, a folga ideal para juntas está entre 0,04 e 0,20 mm.

Outra consideração importante aqui é uma sobreposição conjunta. A sobreposição de junta ideal será pelo menos três vezes mais espessa do que a parte mais fina que você precisa unir. Você deve tentar usar o mínimo de material possível, pois isso o ajudará a obter a resistência desejada.

#5. Ajuste a chama

Se você deseja produzir uma solda de cobre eficaz, deve ajustar a chama adequadamente. A melhor coisa a fazer aqui seria usar uma chama neutra. O que significa uma chama neutra? Uma chama neutra é uma chama ajustada para permitir que as mesmas quantidades de acetileno e oxigênio se misturem na mesma taxa. Outra coisa crítica a fazer aqui é definir claramente o cone interno branco e garantir que não haja neblina.

#6. Remova o fluxo

Você deve remover o resíduo de uma das seguintes maneiras se o fluxo tiver sido usado:

• Escovar com arame e cozinhar a vapor
• Escovar com arame e usar água quente para enxaguar
• Diluindo em molho de soda cáustica quente

Se você não remover completamente o fluxo, isso pode levar ao enfraquecimento e até à falha da articulação.

Escolha o material de preenchimento

Escolher o material de enchimento certo é uma das etapas mais críticas na soldagem de cobre de forma eficaz. Escolher o material de enchimento certo ajuda na soldagem de uma peça de cobre que é mais forte que o metal base. O melhor ou mais adequado material de enchimento para soldagem de cobre dependerá da resistência do metal à corrosão, quanta resistência você exigiu na junta, a temperatura de operação e os custos envolvidos.

Para melhores resultados, você deve escolher um metal de adição com conteúdo de Silício (Si) ou Manganês (Mn) atuando como desoxidante. Isso independentemente de você estar usando o método GMAW, GTAW ou MMAW para soldar cobre.

Quando se trata de materiais de enchimento para soldagem de cobre, os materiais mais recomendados e comumente usados ​​são ErCu e ErCuSi-A. O primeiro facilita a fluidez, pois contém Si e Mn com estanho (Sn). Por outro lado, você deve optar pelo material de enchimento ErCuSi-A se quiser soldar cobre oxidado por P; também é uma boa opção para soldagem de cobre de passo duro que contém Si e MN como desoxidantes.

Soldagem de cobre

A soldagem, que é um dos primeiros métodos usados ​​para unir metal, envolve o aquecimento do metal de adição (na forma de um fio de enchimento) para que ele derreta e preencha as juntas. A soldagem suave é o processo mais simples e comumente usado em casa para reparar pequenos itens de metal. É também o método usado pelos encanadores para unir e reparar os tubos de cobre e acessórios de cobre.

Você pode usar um ferro de solda barato ou um maçarico com fluxo adequado para soldagem suave. A soldagem dura envolve o aquecimento dos materiais de enchimento a uma temperatura muito mais alta, de modo que a junta será muito mais forte do que outras juntas soldadas.

O material de enchimento é diferente e geralmente contém prata, então a técnica é muitas vezes referida como brasagem de prata. No entanto, a verdadeira brasagem é executada a uma temperatura ainda mais alta.

Brasagem de cobre

A brasagem é essencialmente uma técnica semelhante à solda e utiliza o mesmo tipo de material de enchimento (fio ou haste de brasagem) usado para solda. As juntas precisam ser bem ajustadas para que a ação capilar possa puxar o metal de adição entre as peças de cobre que estão sendo unidas.

Embora as temperaturas utilizadas devam ser consideravelmente mais altas do que as exigidas para a soldagem, o metal base não deve ser aquecido até o ponto de fusão.

Usada extensivamente para trabalhos de encanamento, a brasagem também pode ser usada para unir diferentes tipos de metal, bem como peças de metal de diferentes espessuras.