Guia Especialista para Soldagem de Cobre: Técnicas, Dicas e Melhores Práticas

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 aço de espessura similar. O cobre tem alta condutividade térmica. Para compensar esta perda de calor, uma ponta um ou dois tamanhos maior que a necessária para aço é recomendada.

Ao soldar seções grandes de espessuras pesadas, 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 formado pela chama. Se um fluxo for usado para proteger o metal fundido, a chama deve ser neutra. Cobre livre de oxigênio (vareta de cobre desoxidado) deve ser usado em vez de cobre com oxigênio para montagens soldadas a gás. A vareta deve ser da mesma composição que o metal base.

O que é Cobre?

O cobre é um metal não ferroso macio 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 usado na indústria elétrica, enquanto tubos de cobre, válvulas e outras conexões são comumente usados para encanamento.

Como é 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 demasiado 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 a tratamentos térmicos. No total, existem mais de 300 ligas de cobre disponíveis comercialmente.

Os Diferentes Métodos para Soldar Cobre

O cobre pode ser soldado via vários métodos. No entanto, vamos discutir apenas as técnicas mais comuns neste artigo sobre como ensinar a soldar cobre. Estes incluem Soldagem a Arco Metálico com Gás (GMAW), Soldagem a Arco de Tungstênio com Gás (GTAW) e Soldagem a Arco Metálico Manual (MMAW). Segue uma explicação de cada.

Soldagem a Arco Metálico com Gás (GMAW)

Também chamada de soldagem MIG, a Soldagem a Arco Metálico com Gás (GMAW) segue o sistema SMAW para soldagem. Isso significa que o material de adição usado nesta técnica de soldagem é um eletrodo.

No entanto, há uma diferença entre os dois métodos; enquanto uma série de varetas curtas são usadas pelo SMAW como eletrodo consumível, o método GMAW alimenta automaticamente um 'arame' contínuo para o maçarico de soldagem em 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, recomenda-se que você use eletrodos de cobre ERCu. O uso de Cobre Desoxidado Aufhauser também é recomendado; esta é uma liga de cobre ou material de adição com pureza 98,5%.

A espessura da seção de cobre que você precisa soldar determinará a mistura de gás necessária. Geralmente, argônio é usado para espessura até 6 mm. Para espessura que excede isso, uma mistura de hélio e argônio é usada. No método GMAW para soldar cobre, você precisa depositar o metal de adição com cordões estreitos ou cordões de filete; isso pode ser feito usando transferência por pulverização.

Soldagem a Arco de Tungstênio com Gás (GTAW)

Também chamada de soldagem TIG, a Soldagem a Arco de Tungstênio com Gás (GTAW) solda cobre de maneira similar à maioria dos processos de soldagem a arco; isso significa que GTAW envolve o uso de arco elétrico para aquecer e derreter tanto a peça de cobre sendo soldada quanto o material de adição.

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

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

No entanto, arame de adição separado é usado no método de Soldagem a Arco de Tungstênio com Gás. Também, não é de forma alguma necessário introduzir um material de adição 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 adição recomendado para este método é qualquer metal com composição similar ao metal base. Gás de proteção argônio é preferido para seções de cobre com espessura de até 1,6 mm. Para peças de trabalho que excedem este nível de espessura, uma mistura de hélio e argônio é usada.

Quando comparado ao argônio, uma mistura de hélio e argônio permite velocidades de deslocamento mais altas e penetração mais profunda com uma corrente de soldagem similar. Para fornecer à peça de cobre sendo soldada as boas características de penetração do hélio junto com as propriedades de estabilidade do arco do argônio, a mistura comumente usada é 25% Ar / 75% He. Por fim, soldagem com avanço (forehand) é recomendada ao realizar este método em uma peça de cobre com cordões estreitos ou cordões de filete.

Soldagem a Arco Metálico Manual (MMAW)

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

• Soldar cobre a 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 sendo realizado. No entanto, independentemente do método que você escolher para soldar cobre, você precisa seguir alguns passos básicos para produzir uma solda eficaz. Discutimos esses passos na próxima seção.

Os Passos-Chave na Soldagem de Cobre

Ao soldar cobre por conta própria, você precisa conhecer os passos críticos envolvidos em soldar cobre eficazmente. Existem 11 passos envolvidos na soldagem de cobre DIY. Ao realizar estes passos na seguinte ordem, você será capaz de 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 qual metal você esteja soldando, você precisa tomar precauções adequadas antes de começar a soldar. Falhar em 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 vestir equipamento de segurança, garantir que não há itens inflamáveis 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 porque o cobre é um condutor extremamente bom de eletricidade e você pode levar um choque elétrico se manusear o metal com as mãos nuas.

Além do risco de choque elétrico, soldar cobre pode expô-lo a gases tóxicos. Então, você não deve parar em luvas de couro e roupas de segurança para garantir sua segurança ao soldar cobre. Em vez disso, você deve incluir uma máscara respiratória e proteção ocular no seu equipamento de segurança também.

#2. Prepare a Superfície

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 trincar se elas se misturarem com o metal. Além disso, elas podem conter produtos químicos nocivos 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 escove com arame, depois desengraxe usando o agente de limpeza. Além disso, certifique-se de remover a película de óxido que se forma durante a soldagem com uma escova de arame após depositar cada cordão 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 0,25 mm (0,01 polegadas). Você deve pré-aquecer uniformemente todos os segmentos que precisam ser soldados.

Como o cobre pode conduzir calor rapidamente da junta de solda para o metal base ao redor, um pré-aquecimento alto é necessário para soldar seções espessas de cobre. A temperatura dependerá da espessura do metal e pode variar entre 10°C a 400°C (50°F 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 comparada ao 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 sendo soldado, sua espessura de metal base, o processo de soldagem, e até mesmo a massa total da soldadura.

Além do acima, outra coisa importante a fazer é restringir o calor a uma área localizada o máximo que puder; isso ajudará a garantir que não muito do material esteja 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 tenha sido soldada. Após começar a soldar, o calor do cobre pré-aquecido começa a se dissipar, e isso reduz o risco de trincas.

#4. Considerando o Design da Junta

Outro passo importante na soldagem eficaz de cobre é a consideração do design da junta. O que isso implica? Primeiro, você precisa considerar a distância entre as juntas. Idealmente, você deve controlar esta distância dentro de certas tolerâncias baseadas no metal base e na liga de brasagem usada. No entanto, a folga ideal para juntas é entre 0,04 e 0,20 mm.

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

#5. Ajuste a Chama

Se você quer produzir uma solda de cobre eficaz, então deve ajustar a chama apropriadamente. 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 névoa.

#6. Remova o Fluxo

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

• Escovação com arame e vapor
• Escovação com arame e enxágue com água quente
• Diluição em imersão de soda cáustica quente

Se você falhar em remover completamente o fluxo, isso pode levar ao enfraquecimento e até falha da junta.

Escolha do Material de Adição

Escolher o material de adição certo é um dos passos mais críticos na soldagem eficaz de cobre. Escolher o material de adição certo ajuda a soldar uma peça de cobre mais forte que o metal base. O melhor ou mais adequado material de adição para soldar cobre dependerá da resistência do metal à corrosão, quanta resistência você requer na junta, a temperatura de operação e os custos envolvidos.

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

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

Soldagem Branda de Cobre

A soldagem branda, que é um dos métodos mais antigos usados para unir metal, envolve aquecer metal de adição (na forma de um arame de adição) para que derreta e preencha juntas. A soldagem branda macia é o processo mais simples, e o comumente usado em casa para reparar pequenos itens metálicos. É também o método usado por encanadores para unir e reparar tubos de cobre e conexões de cobre.

Você pode usar um ferro de solda barato ou um maçarico com um fluxo adequado para soldagem branda macia. A soldagem branda dura envolve aquecer os materiais de adição a uma temperatura muito mais alta, então a junta será muito mais forte que outras juntas soldadas brandamente.

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

Brasagem de Cobre

A brasagem é essencialmente uma técnica similar à soldagem branda, e utiliza o mesmo tipo de material de adição (vareta ou arame de brasagem) usado para soldagem branda. Juntas precisam ser bem ajustadas para que a ação capilar possa atrair o metal de adição entre as peças de cobre sendo unidas.

Embora as temperaturas usadas devam ser consideravelmente mais altas que as requeridas para soldagem branda, o metal base não deve ser aquecido ao ponto de fusão.

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