Automação de soldagem de níquel usando robôs

Ligas de níquel e cobalto:

As ligas à base de níquel e cobalto são dois materiais de soldagem resistentes ao calor que geralmente são agrupados porque são usados ​​para fins semelhantes. Da resistência ao calor à resistência à corrosão, as ligas à base de níquel e cobalto, também conhecidas como superligas, são as mais importantes da classe resistente ao calor.

As ligas resistentes ao calor são metais desenvolvidos para suportar as condições severas que prevalecem em serviço em temperaturas elevadas, onde outros materiais mais comuns falhariam.

Quais características são necessárias mesmo quando não se solda materiais resistentes ao calor?

• Resistência à oxidação e descamação, propriedades mecânicas adequadas e resistência a altas temperaturas, tanto por curto tempo (resistência à tração a quente) quanto por tempo prolongado (resistência à fluência).
• Estabilidade com o tempo. As severas condições de serviço que afetam esses materiais podem induzir alterações na estrutura e nas propriedades, com posterior formação de trincas.
• Ductilidade e resistência ao ataque intergranular de alta temperatura (IGA) também são importantes. A soldagem de ligas resistentes ao calor não deve degradar essas propriedades.

Ligas à base de ferro

Aplicações resistentes ao calor não são consideradas aços porque seu comportamento é semelhante a outros tipos de materiais. Sua composição é complexa e inclui importantes porcentagens de níquel e cromo, com outros elementos agregados para conferir propriedades especiais.

Ligas à base de níquel ou cobalto

Outros materiais resistentes ao calor incluem ligas cujo metal base é níquel ou cobalto, enquanto sua composição é modificada pela adição de outros elementos diferentes para fins especiais.

A liga de metais básicos como acima com vários elementos produz diferentes classes de materiais. Aqueles cujas propriedades derivam exclusivamente de sua composição e não são susceptíveis de melhoria por tratamento térmico são designados como endurecidos por solução sólida. A soldagem de materiais resistentes ao calor deste tipo é facilmente realizada. A base de ferro típica deste tipo é chamada de N-155 (ou Multimet). As bases típicas de níquel são Inconel 600 e Hastelloy X. As bases típicas de cobalto são L-605 (ou HS-25) e S-816.

Outras classes, denominadas endurecíveis por processos de dissolução e precipitação (ou envelhecimento), respondem ao tratamento térmico devido a reações sutis que modificam sua microestrutura, ocorrendo durante o aquecimento e resfriamento. Bases de ferro típicas deste tipo são A-286 e Incoloy 901. Bases de níquel típicas são Waspaloy.

Uma classe diferente de materiais, com um grande conjunto de propriedades em comum com as discutidas acima, são chamadas de ligas resistentes à corrosão, projetadas para resistir ao ataque de produtos químicos agressivos, com ou sem a influência do calor superposto.

Quando considerados metais básicos, o níquel e o cobalto apresentam um conjunto de propriedades interessantes que os tornam úteis para aplicações em temperaturas elevadas devido à sua resistência ao calor, especialmente para turbinas a gás, acessórios de fornos, sistemas de processamento químico a quente e também para aplicações de resistência à corrosão.

Soldagem de ligas resistentes ao calor

Como regra geral, a soldagem de materiais resistentes ao calor deve ser realizada em sua condição mais dúctil, geralmente designada como condição recozida ou tratada com solução.
O níquel é um elemento metálico dúctil usado para ligar aços e aços inoxidáveis ​​e, como tal, modifica as propriedades das ligas envolvidas. Como metal base, é usado por sua notável resistência ao calor e à corrosão. Em particular, pode desenvolver resistência elevada ao estresse sob calor, tanto na forma fundida quanto forjada, quando ligada e tratada conforme necessário.

Os materiais à base de níquel são selecionados por sua resistência à corrosão e propriedades de temperatura elevada, com tratamentos térmicos adequados. Embora cobertos por especificações, eles são conhecidos principalmente por nomes comerciais. As ligas endurecidas por Solid Solution são prontamente soldadas na condição recozida. As ligas endurecíveis por precipitação na forma forjada são soldadas na condição de solução tratada, seguida de tratamento térmico conforme necessário. Dos nomes de ligas forjadas soldáveis, podemos listar alguns a seguir:Hastelloy B, C, C276, N, X, Inconel 600, 601, 625, Rene 41.

O cobalto também é um metal dúctil. É usado como elemento de liga principal para uma ampla seleção de materiais para fins especiais. Como um metal básico, ligado a outros elementos, sua principal propriedade é a capacidade de resistir à oxidação e incrustação em temperatura elevada, embora desenvolva apenas resistência limitada em alta temperatura.

Os materiais de base de cobalto têm composições um pouco diferentes, dependendo se estão na forma fundida ou forjada. Algumas das ligas fundidas são conhecidas pelos seguintes nomes:HS 21, X 40 (Stellite 31), G 34, Mar M 509 e FSX 414.

As ligas forjadas comuns incluem:S 816, L605 (HS 25), HS 188, Mar M 918 e G 32 B. Todas elas têm cerca de 20% de cromo e alguns elementos formadores de carboneto como nióbio, tântalo, zircônio e vanádio. O teor de carbono é de 0,25-1,0% para ligas fundidas e 0,05-0,4% para ligas forjadas.

Soldagem

Todos os principais processos de soldagem são aplicáveis, excluindo possivelmente o método de oxiacetileno que não é recomendado porque o uso de fluxos introduz complicações que não estão presentes em outras técnicas.

Soldagem por fricção pode ser usado para soldar materiais resistentes ao calor. Para aqueles que obtêm suas propriedades por endurecimento por dissolução e precipitação, deve-se estar ciente da influência do calor da solda nas propriedades nas imediações da junta. Se o resultado da resistência reduzida não for censurável, não há outras considerações limitantes.

Soldagem por resistência , ponto e costura é amplamente utilizado para soldagem de ligas resistentes ao calor. Em particular, muitos itens de chapa metálica resistentes ao calor, como forros de combustão, porta-chamas e muitos outros elementos de motores modernos de turbina a gás e de outras peças de máquinas de trabalho a quente são soldados por pontos e costuras como procedimentos de produção ou reparo, da mesma forma que é feito com mais corrente aços inoxidáveis.

Deve-se notar que, em muitos casos, as ligas resistentes ao calor da soldagem a arco podem produzir trincas, especialmente naquelas endurecidas por tratamentos térmicos de solução e precipitação, durante a soldagem ou durante o tratamento térmico:é por isso que muita atenção deve ser dada para evitar trincas desenvolvendo procedimentos adequados. Todos os processos de soldagem a arco podem ser usados, mas alguns são mais adequados do que outros, dependendo da espessura dos materiais.

Soldagem a arco de gás tungstênio ligas resistentes ao calor são melhores para seções finas. É uma boa prática ter acessórios segurando os elementos equipados com uma barra de cobre de apoio com pequenos orifícios encostados em uma ranhura através da qual um fino fluxo de argônio é fornecido.

As composições de metal de adição para soldagem de ligas resistentes ao calor devem ser compatíveis com as do metal de base e de tal ductilidade que proporcionem o máximo de isenção de trincas quando se considera a razão de diluição de carga para o metal de base.

Antes de soldar ligas endurecíveis por precipitação resistentes ao calor, elas devem ser aliviadas de todas as tensões de conformação ou flexão por um processo adequado de tratamento térmico de recozimento, possivelmente em forno a vácuo ou atmosfera controlada, a fim de evitar a oxidação. Se necessário, o tratamento de resolução e precipitação (envelhecimento) deve ocorrer imediatamente após a soldagem. A soldagem por arco de metal blindado é usada às vezes para ligas resistentes ao calor reforçadas por solução sólida, mas não é usada para soluções endurecidas por precipitação.

Controle de defeitos

Dos defeitos que podem aparecer neste tipo de soldagem de ligas resistentes ao calor, a porosidade é controlada pela limpeza adequada antes da soldagem e remoção da contaminação da superfície. Limpar a peça de trabalho e o metal de adição antes de soldar ligas resistentes ao calor é crítico. Nunca são admitidas trincas de qualquer tipo, na solda ou no metal base. O projeto da junta deve evitar a concentração de tensões e tensões multiaxiais. Alta entrada de calor produzindo grandes tensões residuais de retração também pode ser uma causa de trincas.

A soldagem de alta energia de ligas resistentes ao calor apresenta vários níveis de soldabilidade dependendo da medida de restrição que as peças sofrem durante a soldagem. Mesmo as ligas fundidas de níquel, que normalmente exibem uma soldabilidade muito baixa, podem ser soldadas por feixe de elétrons para aplicações não exigentes.

Se você estiver interessado em automatizar uma aplicação de soldagem de níquel ou cobalto, entre em contato com nossa equipe pelo telefone 877-762-6881 ou preencha um formulário de contato e nossos engenheiros poderão encontrar as melhores opções para seus requisitos de processo.