O que é soldagem por pulverização? - Processo e técnicas

O que é soldagem por spray?

A soldagem por pulverização refere-se a vários processos de soldagem na forma de pulverização térmica. É uma atividade industrial na qual um pó ou arame é atomizado em alta velocidade com gás comprimido e pulverizado sobre uma superfície metálica.

A soldagem por spray envolve o uso de plasma industrial, chama, pistolas de detonação, spray de arco e oxicorte de alta velocidade. Devido ao calor significativo gerado pela soldagem por respingos, os procedimentos e regulamentos devem ser seguidos de forma cuidadosa e consistente para evitar danos às pessoas e ao meio ambiente.

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Como funciona a soldagem por spray?

Spray térmico é um termo geral que representa vários processos de revestimento. Toda a soldagem envolve o uso de material de revestimento, por exemplo, uma haste, pó ou fio, que é fundido por várias fontes de energia.

Em termos simples, pode ser definido como um processo de revestimento industrial que consiste em uma fonte de calor e um material de revestimento fundido em gotas que são pulverizadas em alta velocidade. A pulverização é impulsionada em direção a um substrato por um jato ou gás de atomização.

A pulverização térmica é um processo bastante versátil e conhecido por ser altamente eficiente. Pode ser uma boa alternativa para diversos tratamentos de superfície, que incluem processos de tratamento térmico ou nitretado, cromo, niquelagem, anodização, entre outros métodos.

A espessura do revestimento difere com base nas preferências individuais. O revestimento repara componentes desgastados e peças básicas da máquina. Também pode ser aplicado para melhorar o desempenho e a durabilidade do elemento. Isso pode durar até 70% mais se bem tratado.

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Diferentes tipos de técnicas de soldagem por spray

1. Soldagem a Arco por Pulverização

A soldagem a arco por spray é um dos processos usados ​​para transferir metal do eletrodo ou fio para a solda. Pequenas gotas de metal fundido viajam através do arco e para o metal base ou junta que está sendo trabalhada.

O Spray Transfer é ideal para uso em metais mais espessos para soldas de topo ou filete. Não é adequado para trabalhos de soldagem posicionados porque as gotículas de metal que voam e a gravidade não criam uma situação ideal para o soldador ou o trabalho de soldagem.

Tecnicamente, a soldagem por arco spray é um spray de metal fundido que é transferido através do arco, bem como a água que escapa de uma mangueira de jardim com um orifício restrito. A soldagem a arco por pulverização reduz os respingos de solda e cria uma costura de solda mais fina.

Processo

O processo envolve altos níveis de corrente e tensão. Quando o fio é aproximado do metal base, ele gera uma corrente antes de tocar o metal. A corrente aquece o fio muito rapidamente e o derrete. O metal fundido viaja na forma de pequenas gotículas através do arco gerado, dando-lhe o nome de soldagem a arco por pulverização.

A soldagem a arco por pulverização pode atingir altas taxas de deposição de metal quando equipada com a combinação ideal de gás de proteção, metal e bitola do fio e distância entre o contato e a ponta. Com a combinação perfeita de tudo, o processo pode gerar correntes transitórias muito altas. O processo também é chamado de pulverização axial.

Os níveis de corrente usados ​​neste processo devem ser maiores que a corrente transitória. Só então o metal será transferido na forma de gotas, e não apenas derretido. O processo requer o uso de altos níveis de corrente com níveis de tensão suficientes para garantir uma solda livre de respingos.

Vantagens

A soldagem a arco por pulverização é um processo muito eficiente. Alguns dos benefícios significativos oferecidos por este processo incluem:

• Altas taxas de deposição de metal
• Boa fusão e penetração de metal
• Excelente aparência do cordão de solda
• Capacidade de usar fios de eletrodos de maior diâmetro
• Pouquíssima geração de respingos

Apesar da presença de benefícios tão extensos, o método de transferência de arco de pulverização tem limitações substanciais.

Limitações

As limitações da transferência de spray-arc incluem, mas não estão limitadas a:

• Só é adequado para uso em materiais espessos (cerca de 1/8 pol. (3 mm) e mais espessos)
• É limitado a posições de solda de filete planas e horizontais
• Não possui recursos de raiz aberta

2. Processo de pulverização de chama

A pulverização por chama, também conhecida como pulverização por combustão de oxi/acetileno, é a técnica original de pulverização térmica desenvolvida há cerca de 100 anos. Ele usa os princípios básicos de uma tocha de soldagem com a adição de um fluxo de ar de alta velocidade para impulsionar as partículas fundidas sobre o substrato.

O material de revestimento pode estar na forma de arame ou pó. Os revestimentos de spray de chama são frequentemente derretidos após a aplicação para melhorar a adesão e a densidade do revestimento.

Vantagens

• Altas taxas de deposição
• Baixo aquecimento de superfície
• Versátil
• O processo é simples e fácil de usar

Desvantagens

• Aderência relativamente baixa
• Aumento da eficiência de aquecimento
• Não compatível com metais com pontos de fusão superiores a 2.800°C

3. Oxicorte de alta velocidade (HVOF)

O processo HVOF (High-Velocity Oxy-Fuel) queima oxigênio e um grupo seleto de gases inflamáveis, incluindo propano, propileno ou hidrogênio. Embora o sistema HVOF use o princípio básico de combustão, a pistola de pintura é projetada de forma diferente da pistola padrão de oxicorte.

As diferenças da pistola HVOF produzem temperaturas de chama mais altas e velocidades mais altas. O resultado é um pó mais completamente derretido e mais energia cinética disponível para “achatar” as partículas derretidas do material de revestimento. O processo HVOF produz força de ligação e densidade de revestimento superiores.

O processo HVOF é mais comumente usado para depositar metais de alta temperatura de fusão e ligas metálicas, como carboneto de tungstênio, carboneto de cromo.

Vantagens

• Altamente suporta revestimento espesso
• Baixos níveis de porosidade
• Altos níveis de adesão
• Mais carbonetos retidos em comparação com a pulverização por chama ou plasma

Desvantagens

• Relativamente alto com um nível de ruído de até 130 dB
• Baixa taxa de deposição
• Um pouco caro

4. Processo de pulverização de plasma (PTA)

O processo de pulverização de plasma (arco não transferido), utiliza gases inertes alimentados por um eletrodo induzindo o estado “plasma” dos gases. Quando os gases saem do bico do aparato da pistola e retornam ao seu estado normal, uma tremenda quantidade de calor é liberada.

Um material de revestimento em pó é injetado na “chama” do plasma e impulsionado para o substrato.

Os revestimentos cerâmicos são aplicados com mais frequência usando spray de plasma devido às suas altas temperaturas de fusão. (Muitas vezes> 3500 F). Vários tipos de revestimentos cerâmicos podem ser aplicados usando spray de plasma.

Vantagens

• Fácil de aplicar
• As partículas de cermet são maiores em tamanho
• Resistência ao desgaste
• Porosidade muito baixa ou zero
• Revestimento espesso
• Baixo aquecimento do substrato em comparação com GTAW

Desvantagens

• Alta oxidação no material pulverizado
• Difícil obter uma camada fina de 1 mm ou menos

5. Pulverização de Detonação

A pulverização por detonação é uma das muitas formas de técnicas de pulverização térmica que são usadas para aplicar um revestimento protetor em velocidades supersônicas a um material, a fim de alterar suas características de superfície. Isto é principalmente para melhorar a durabilidade de um componente.

Foi inventado pela primeira vez em 1955 por H.B. Sargento, R. M. Poorman e H. Lamprey e é aplicado a um componente usando uma pistola de detonação especificamente projetada (D-gun). O componente a ser pulverizado deve ser preparado corretamente, removendo todos os óleos da superfície, graxas, detritos e desbastando a superfície para obter um revestimento de pulverização de detonação fortemente ligado.

Este processo envolve as mais altas velocidades (≈3500 m/s onda de choque que impulsiona os materiais de revestimento) e temperaturas (≈4000 °C) dos materiais de revestimento em comparação com todas as outras formas de técnicas de pulverização térmica.

Isso significa que a pulverização por detonação é capaz de aplicar revestimentos protetores de baixa porosidade (abaixo de 1%) e baixo teor de oxigênio (entre 0,1-0,5%) que protegem contra corrosão, abrasão e adesão sob baixa carga.

Este processo permite a aplicação de revestimentos de superfície muito duros e densos que são úteis como revestimentos resistentes ao desgaste. Por esta razão, a pulverização por detonação é comumente usada para revestimentos protetores em motores de aeronaves, medidores de plugues e anéis, lâminas de corte (facas de corte), brocas tubulares, lâminas de rotor e estator, trilhos de guia ou qualquer outro material metálico que esteja sujeito a alto desgaste e lágrima.

Comumente, os materiais que são pulverizados nos componentes durante a pulverização de detonação são pós de metais, ligas metálicas e cermets; bem como seus óxidos (alumínio, cobre, ferro, etc.).

A pulverização por detonação é um processo industrial que pode ser perigoso se não for realizado corretamente e em um ambiente seguro. Como tal, existem muitas precauções de segurança que devem ser observadas ao usar esta técnica de pulverização térmica.

6. Processo de pulverização a frio

A pulverização a frio (CS) é um método de deposição de revestimento. Pós sólidos (1 a 50 micrômetros de diâmetro) são acelerados em um jato de gás supersônico a velocidades de até ca. 1200m/s. Durante o impacto com o substrato, as partículas sofrem deformação plástica e aderem à superfície.

Para obter uma espessura uniforme, o bico de pulverização é escaneado ao longo do substrato. Metais, polímeros, cerâmicas, materiais compósitos e pós nanocristalinos podem ser depositados usando pulverização a frio.

A energia cinética das partículas, fornecida pela expansão do gás, é convertida em energia de deformação plástica durante a ligação. Ao contrário das técnicas de pulverização térmica, por exemplo, pulverização de plasma, pulverização de arco, pulverização de chama ou combustível de oxigênio de alta velocidade (HVOF), os pós não são fundidos durante o processo de pulverização.

Vantagens da soldagem por spray

• Grânulo de solda liso
• Alta penetração (usado em metal de 3/16″ ou superior)
• Altas taxas de depósito de solda
• Mínimo de respingos
• Custo reduzido:o spray é usado para fortalecer um material de menor custo
• Baixa entrada de calor:os revestimentos não penetram no material base
• Versátil:a maioria dos metais, plásticos e cerâmicas pode ser pulverizada
• Funciona em uma ampla faixa de espessura:0,001 a 0,1 polegadas, pode ter mais de 1 polegada de espessura
• Velocidade de processamento rápida:o spray vai de 3 a 60 lb/hora (depende do processo que está sendo usado)

Desvantagens da soldagem por spray

• Requer treinamento de soldador
• O custo do gás pode ser maior devido a níveis mais altos de argônio (> 85%)
• Recomendado apenas para posição plana e filetes horizontais
• Alto calor pode causar desconforto ao soldador
• O rebaixamento pode ser causado, especialmente na borda superior das soldas
• A ligação do revestimento é mecânica, não metalúrgica
• Processo de linha de visão
• Baixa resistência dos revestimentos ao carregamento pontual

Perguntas frequentes.

O que é soldagem por spray?
Soldagem por pulverização é um termo usado para classificar diversos procedimentos de soldagem na forma de pulverização térmica. É uma atividade industrial que envolve a atomização e pulverização de um pó ou fio sobre uma superfície metálica em alta velocidade com gás comprimido.
O que é soldagem a arco por pulverização?
A soldagem a arco por spray é um dos processos usados ​​para transferir metal do eletrodo ou fio para a solda. Minúsculas gotas de metal derretido viajam através do arco e para o metal base ou a junta que está sendo trabalhada. O Spray Transfer é ideal para uso em metais mais espessos para juntas de topo ou filete.
Como configuro um arco de pulverização?
Para velocidades de produção mais altas, use transferência por pulverização. Uma mistura de argônio superior a 80%, defina a tensão em 23-4 volts para começar. Defina a amperagem com cerca de 300-400 polegadas de velocidade de alimentação do arame. Novamente aumente/diminua a velocidade de alimentação do arame até atingir 150 amperes.
Qual ​​a espessura da solda por pulverização?
A pulverização térmica pode fornecer revestimentos espessos (a faixa de espessura aproximada é de 20 mícrons a vários mm, dependendo do processo e da matéria-prima), em uma grande área com uma alta taxa de deposição em comparação com outros processos de revestimento, como galvanoplastia, deposição de vapor físico e químico .
A soldagem por pulverização é forte?
Soldagem por spray de oxicorte de alta velocidade. O gás atinge velocidades supersônicas enquanto, ao mesmo tempo, o pó é injetado na chama. O processo fornece revestimentos de pulverização térmica densos com menos de 1% de porosidade. O resultado tem alta força de adesão e acabamentos de superfície finos como pulverizados.