Automação de soldagem de magnésio com robôs

A soldagem de magnésio é realizada para fabricação primária ou reparo.

Propriedades

Ligas de magnésio com uma densidade de cerca de 1,74 g por centímetro cúbico (0,063 lb. por cu in.), quando na forma fundida com liga de alumínio, manganês, terras raras, tório, zinco ou zircônio, exibem alta resistência à relação de peso tornando-os materiais de escolha sempre que a redução de peso é importante ou quando é imperativo reduzir as forças de inércia (para peças de máquinas que se movem rapidamente). O magnésio é aproximadamente 20% do peso do aço e 67% do peso do alumínio. Os fundidos de magnésio exibem notável capacidade de amortecimento.

• O magnésio puro derrete a 650 graus Celsius (1202 graus Fahrenheit).
• A contração de líquido para sólido é de 3,9 a 4,2% e de líquido na temperatura de fusão para sólido em temperatura ambiente é de 9,7%.
• O magnésio é usado como elemento de liga na produção de certas ligas de alumínio.
• Em fundições de ferro fundido que produzem ferro fundido nodular, o magnésio é usado para tornar as partículas de grafite nodulares. Também é usado para proteção catódica de outros metais contra corrosão.

Segurança

As precauções de segurança devem ser compreendidas e seguidas. O magnésio oxida facilmente. Se inflamado quando está na forma de aparas ou pós usinados, queima intensamente. A usinagem deve ser realizada sob condições controladas, com agentes extintores à mão.

Especificações

• As ligas de fundição são cobertas pelas especificações ASTM B80, B94 e B199.
• Ligas forjadas por ASTM B90, B107 e B217.
• Metais de adição para soldagem de ligas de magnésio são especificados em
• Especificação AWS A5.19 para eletrodos e hastes de soldagem de liga de magnésio
• Especificação ASTM B 448 para hastes de solda de liga de magnésio e eletrodos nus
• SAE AMS 4397 Fio de Magnésio, Soldagem.

Características

A soldagem de ligas de magnésio requer quantidades menores de calor para derreter do que outros materiais. No entanto, eles são suscetíveis a distorções, devido à alta condutividade térmica e coeficiente de expansão térmica. Precauções adequadas devem ser tomadas.

Elementos de Liga

Como o magnésio é muito fraco mecanicamente para ser usado como está, ele deve ser ligado a outros elementos que conferem propriedades aprimoradas. O grupo de ligas Mg-Al-Zn contém Alumínio, Manganês e Zinco, que são os elementos de liga mais comuns para aplicações em temperatura ambiente. Os elementos de liga Tório, Cério e Zircônio (sem Alumínio) são utilizados para temperatura elevada, formando o grupo Mg-Zn-Zr.

Um aumento no teor de liga diminui o ponto de fusão, aumenta a faixa de fusão e aumenta a tendência de trincas na solda. O alto teor de liga requer menos calor para fusão e limita o crescimento do grão, mostrando maior eficiência de soldagem de magnésio.

• O alumínio é o ingrediente mais eficaz para fornecer melhores resultados. Em percentuais de 2 a 10%, com pequenas adições de zinco e manganês, aumenta a resistência e a dureza, em detrimento de uma menor ductilidade. As ligas de magnésio contendo mais de 1,5% de Al são suscetíveis à corrosão sob tensão e devem ser aliviadas após a soldagem.
• O zinco combinado com o alumínio ajuda a superar os efeitos corrosivos nocivos das impurezas de ferro e níquel que podem estar presentes nas ligas de magnésio. Quanto maior o teor de Zn (acima de 1%), maior a falta de calor, causando trincas na solda.
• O manganês melhora o limite de elasticidade (ligeiramente) e a resistência à água salgada das ligas de magnésio. Ponto de fusão mais alto requer maior entrada de calor para derreter. O crescimento do grão adjacente à solda reduz a resistência.
• Tório ou Cério podem ser adicionados para melhorar a resistência em temperaturas de 260 a 370 graus Celsius (500 a 700 graus Fahrenheit). O zircônio em pequenas quantidades é um refinador de grãos que melhora a soldabilidade.
• O berílio às vezes é adicionado para reduzir a tendência do magnésio de queimar durante o derretimento. Nenhum efeito adverso na soldagem foi observado. Pode ser benéfico, em uma liga de brasagem, na redução do perigo de ignição durante a brasagem no forno.
• O cálcio é adicionado em pequenas quantidades para reduzir a oxidação, mas pode aumentar o risco de rachaduras na solda.

Processos

A soldagem de magnésio é geralmente realizada com processos de arco usando corrente contínua com polaridade reversa (eletrodo positivo). As ligas forjadas são geralmente mais soldáveis ​​do que certas ligas fundidas.

Modos de transferência de metal para soldagem de arco de metal a gás magnésio (GMAW) ou gás inerte de metal (MIG)

• Modo de curto-circuito - o enchimento toca a obra muitas vezes por segundo e extingue o arco, o metal é fornecido como uma sequência de gotas.
• Modo de arco pulsado - uma fonte de alimentação fornece uma corrente modulada. O arco é ininterrupto e o metal é transferido de forma intermediária.
• Modo de transferência por spray - o metal é transferido com um spray de gotículas.
• O gás de proteção mais usado geralmente é o argônio, enquanto misturas com hélio são aceitáveis.

Arco de gás de tungstênio para soldagem de magnésio (GTAW), também conhecido como gás inerte de tungstênio (TIG)

• São utilizadas máquinas de corrente alternada ou fontes de alimentação de polaridade reversa de corrente contínua (eletrodo positivo), com corrente de alta frequência sobreposta.
• Para chapas finas, ambos são adequados, para chapas mais pesadas, a corrente alternada é preferida, pois fornece penetração mais profunda.
• A polaridade direta de corrente contínua (eletrodo negativo) não é preferida porque não possui a ação de limpeza catódica.

Electron Beam welding magnesium has been used for repairing expensive casting on alloys containing less than 1% Zinc. The relative weldability of the different magnesium alloys is similar to that displayed for the more common arc processes.


The conditions have to be strictly monitored because of the danger of developing voids and porosity due to the low boiling point of Magnesium and the still lower one of Zinc. A slightly defocused beam may help to obtain sound welds.

Laser Beam is a preferred method for welding magnesium because of its low heat input, elevated speed and limited deformation. However this method has a tendency of developing porosity.

Resistance welding magnesium for either spots or seams is performed on wrought alloys like sheets and extrusions, essentially with equipment and conditions similar to those used for aluminum.

Repairing Castings:One of the most common Welding magnesium applications is repairing castings either as cast or after service. Preparation is important and should exclude contamination from extraneous materials. Generous bevels should be prepared to allow for full penetration.

Preheating:The need for preheating when welding magnesium is dictated by the degree of joint restraint and by metal thickness:for thick walls and a short welding bead, it may not be required. Preheating should be performed in a furnace with a protective atmosphere for reducing oxidation. One of the recommended procedures to minimize weld cracking is to weld from the center towards the sides (one half after the other). Thermal shocks should be avoided.