Uma receita para a infiltração de eletrodos perfeita

Por que a densidade uniforme em eletrodos CuW é importante?

Na semana passada falamos sobre algumas das razões para a escolha de tungstênio puro ou molibdênio como material para eletrodos de solda a ponto. Com esses materiais puros, a infiltração - a mistura de metais ao longo de um eletrodo para que a proporção em cada quadrante seja uniforme - não é um problema. Mas e quando se usa uma liga como o cobre tungstênio, uma das misturas metálicas mais comuns utilizadas em eletrodos?

Uma liga de cobre tungstênio (CuW) combina resistência a alta temperatura e alta condutividade elétrica, tornando-se uma boa opção ao soldar por pontos metais de alta condutividade, como fio de cobre ou folha. Disponível em várias proporções de composição para atender a diferentes necessidades, o CuW é produzido usando mistura de pó e depois infiltração e sinterização em lotes (em vez de ser um produto trefilado contínuo). A infiltração – a dispersão uniforme dos dois metais em cada centímetro cúbico do eletrodo – é um dos requisitos críticos de qualquer boa “receita” de eletrodo.

Uma visão interna da infiltração de eletrodo CuW

“Perfeito” é sempre uma grande coisa quando pode ser alcançado, e com produtos de liga CuW, a infiltração perfeita – com a densidade de cobre e tungstênio correlacionada à proporção de cobre e tungstênio na mistura específica – é o objetivo. Se a proporção (porcentagem) de cobre na mistura aumenta, a densidade total da liga diminui; se a proporção de tungstênio aumenta, a densidade total aumenta.

O intrigante é que as pessoas pensam na densidade de um metal quando estão escolhendo materiais, mas não pensam na densidade de uma mistura de metais. A densidade é bastante simples de calcular, mas o que é?

No caso de eletrodos CuW, a correlação entre densidade e infiltração deve ser perfeita - ou seja, r =1. Isso se deve à mistura dos pós e porque os dois metais constituintes somam algebricamente uma densidade particular com base em suas próprias densidades e a porcentagem de cada metal que é infiltrado. Isso significa que se você cortar um eletrodo CuW em fatias transversais ao longo dos eixos x, y e z, cada um dos “mini eletrodos” resultantes deve ter a densidade idêntica.

Para um produto que é 20Cu-80W - ou seja, uma mistura de 20% de cobre e 80% de tungstênio em massa - a densidade de qualquer porção desse produto feita nessa proporção deve ser de 15,6 g/cm3. Apropriadamente, com mais cobre adicionado – como em produtos CuW feitos na proporção de 30Cu-70W – a densidade cai, neste caso para 14,2g/cm3. Nos limites de consumo típico para eletrodos CuW, uma relação de 40Cu-60W, a densidade cai para 13,16g/cm3. Isso está muito longe da densidade teórica do tungstênio puro, em 19,3 g/cm3, e uma consideração crucial ao selecionar uma liga e sua mistura ou ao escolher entre uma liga e um metal puro para o(s) material(is) do eletrodo.

Cada “mordida” do eletrodo CuW deve ser igual!

Qual é o resultado final na infiltração e na densidade do tungstênio de cobre? Se você está comprando um eletrodo CuW, o que realmente importa é obter a receita desejada - ou seja, a proporção de cobre e tungstênio apropriada para os materiais que você vai soldar - e uma densidade uniforme em todo o eletrodo. Você vai usar 100% do eletrodo, então você quer que cada seção geométrica dele tenha uma densidade consistente através de uma infiltração verdadeiramente uniforme.

Pense em um eletrodo como um pedaço de pão, onde você espera que cada pedaço tenha o mesmo sabor. Se você desse uma mordida em uma fatia e descobrisse que estava muito salgada, pensaria que os ingredientes provavelmente não foram misturados corretamente. Para obter um pão uniformemente saboroso, é imperativo que todos os ingredientes sejam dispersos uniformemente. Topos de muffins e cantos de brownie podem ser sobremesas muito procuradas, mas seus análogos no mundo dos eletrodos são inaceitáveis!

A dispersão uniforme dentro de um eletrodo pode ser testada empiricamente cortando o eletrodo e pesando a(s) amostra(s) para garantir que cada centímetro cúbico pesa X gramas (dependendo da proporção de cobre e tungstênio) não importa qual parte do eletrodo você “provou” (amostrado). Com cobre e tungstênio uniformemente distribuídos em cada bit (ou mordida!), a densidade 100% uniforme do eletrodo (e, portanto, sua dureza) não muda, mesmo que o tamanho do eletrodo mude. Isso significa, por exemplo, que um eletrodo CuW com tamanho de 10 x 50 mm para 30Cu-70W tem a mesma densidade que um eletrodo com tamanho de 20 x 100 mm para 30Cu-70W — ou seja, 14,2g/cm3.

Compreender as propriedades de diferentes materiais de eletrodos – incluindo a infiltração, densidade e outras características de ligas como CuW – é fundamental para o sucesso da soldagem. Se você está atualmente no processo de escolha de um material de eletrodo para suas necessidades de produção de soldagem por resistência, você pode aprender mais sobre a gama de opções e como alguns materiais e ligas foram projetados para enfrentar desafios comuns. Basta baixar nosso relatório técnico gratuito.