Solda a Laser vs. Solda a Arco Plasma: Visão Geral Comparativa

Solda a Laser

A solda a laser é um método de soldagem eficiente e preciso que utiliza um feixe de laser de alta densidade de energia como fonte de calor. A solda a laser pode ser realizada com feixes de laser contínuos ou pulsados. O princípio da solda a laser divide-se em solda por condução de calor e solda a laser de penetração profunda. Densidade de potência inferior a 10⁴~10⁵ W/cm² caracteriza a solda por condução; neste caso, a profundidade de penetração é rasa e a velocidade de soldagem é lenta. Quando a densidade de potência excede 10⁵~10⁷ W/cm², a superfície do metal recua sob a ação do calor, formando "furos" que permitem a soldagem de penetração profunda, com características de alta velocidade e grande razão de aspecto.

A solda a laser geralmente emprega feixes de laser contínuos para realizar a união de materiais. O processo metalúrgico-físico é muito semelhante à solda por feixe de elétrons: a conversão de energia ocorre através de uma estrutura de "buraco-chave". Sob irradiação de laser com densidade de potência suficientemente alta, o material evapora e forma pequenos orifícios. Esses orifícios preenchidos com vapor comportam-se como um corpo negro, absorvendo quase toda a energia do feixe incidente. A temperatura de equilíbrio na cavidade atinge cerca de 2500 °C. O calor é transferido a partir da parede externa da cavidade de alta temperatura, fundindo o metal ao redor. Os orifícios são preenchidos com vapor de alta temperatura gerado pela evaporação contínua do material da parede sob o feixe. As quatro paredes dos orifícios envolvem o metal fundido, e o metal líquido envolve o material sólido. (Na maioria dos processos de soldagem convencionais e na solda a laser por condução, a energia é primeiro depositada na superfície da peça e depois transportada para o interior por condução). O fluxo líquido fora da parede do orifício e a tensão superficial da camada da parede mantêm um equilíbrio dinâmico com a pressão de vapor gerada continuamente na cavidade. O feixe de luz entra continuamente no orifício, e o material fora dele flui continuamente. À medida que o feixe se move, o orifício permanece em um estado de fluxo estável; ou seja, o orifício e o metal fundido ao redor movem-se para a frente com a velocidade do feixe condutor. O metal fundido preenche a lacuna deixada pelo orifício e depois solidifica, formando a solda. Todo esse processo ocorre tão rapidamente que a velocidade de soldagem pode facilmente atingir vários metros por minuto.

Características

1. A solda a laser é um processo de soldagem por fusão que utiliza o feixe de laser como fonte de energia, incidindo sobre a junta soldada.
2. O feixe de laser pode ser guiado por elementos ópticos planos (como espelhos) e, em seguida, projetado sobre a costura de solda por meio de elementos de foco reflexivos ou lentes.
3. A solda a laser é um processo sem contato. Não é necessária pressão durante a operação, mas gás inerte é usado para evitar a oxidação do banho de fusão. Metal de adição pode ser usado ocasionalmente.
4. A solda a laser pode ser combinada com soldagem MIG para formar soldagem híbrida laser-MIG, alcançando soldagem de grande penetração com entrada de calor muito reduzida em comparação à soldagem MIG isolada.

Aplicações

A tecnologia de máquinas de solda a laser é amplamente utilizada em setores de manufatura de alta precisão, como automóveis, navios, aviões e trens de alta velocidade. Trouxe melhoria significativa na qualidade de vida e também levou a indústria de eletrodomésticos à era da engenharia de precisão.

Solda a Arco Plasma

A solda a arco plasma refere-se a um método de soldagem por fusão que utiliza um feixe de arco plasma de alta densidade de energia como fonte de calor. Durante a soldagem, o gás ionizado (formando o arco plasma) e o gás de proteção (para proteger o banho de fusão e a costura dos efeitos nocivos do ar) são argônio puro. Os eletrodos usados na solda a arco plasma são geralmente de tungstênio, e às vezes é necessário adicionar metal de adição (arame de solda). Geralmente, adota-se o método de conexão DC positivo (o bastão de tungstênio conectado ao polo negativo). Portanto, a solda a arco plasma é essencialmente uma solda TIG com efeito de compressão.

A solda a arco plasma caracteriza-se pela concentração de energia, alta produtividade, alta velocidade de soldagem, baixa tensão e deformação, estabilidade do arco elétrico, sendo adequada para soldagem de chapas finas e materiais em caixa. É especialmente indicada para diversos materiais refratários, facilmente oxidáveis e sensíveis ao calor (como tungstênio, molibdênio, cobre, níquel, titânio, etc.).

O gás é dissociado pelo aquecimento do arco e comprimido ao passar pelo bocal resfriado a água em alta velocidade, aumentando a densidade de energia e o grau de dissociação, formando o arco plasma. Sua estabilidade, poder calorífico e temperatura são superiores aos do arco comum, proporcionando maior penetração e velocidade de soldagem. O gás formador do arco plasma e o gás de proteção ao redor geralmente utilizam argônio puro. Dependendo das propriedades dos materiais das peças, também podem ser usados hélio, nitrogênio, argônio ou misturas de ambos.

Características

1. A solda a arco plasma de microfeixe pode soldar folhas e chapas finas.
2. Com efeito de "buraco-chave", realiza melhor a soldagem unilateral com formação livre bilateral.
3. O arco plasma possui alta densidade de energia, alta temperatura da coluna do arco e forte capacidade de penetração. Permite soldar aço de 10-12 mm de espessura sem chanfro, com formação bilateral em uma única passada. A velocidade de soldagem é alta, a produtividade elevada e a tensão/deformação reduzida.
4. O equipamento é relativamente complexo, o consumo de gás é alto, há requisitos rigorosos de folga e limpeza da peça, sendo adequado apenas para soldagem em ambiente interno.

Aplicações

A soldagem a plasma é amplamente utilizada na produção industrial, especialmente na soldagem de cobre e ligas de cobre, titânio e ligas de titânio, aços ligados, aços inoxidáveis, molibdênio e outros metais empregados em tecnologias aeroespaciais, militares e de ponta, como carcaças de mísseis de liga de titânio, recipientes de paredes finas em aeronaves, etc.