Soldadura por Projeção Explicada: Processos, Técnicas e Diretrizes de Segurança

O que é Soldadura por Projeção?

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

A soldadura por projeção envolve uso de plasma industrial, chama, pistolas de detonação, arco de projeção e oxicombustível de alta velocidade. Devido ao calor significativo gerado, procedimentos e regulamentos devem ser seguidos cuidadosa e consistentemente para evitar danos a pessoas e ambiente.

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Como Funciona a Soldadura por Projeção?

Projeção térmica é termo geral que representa múltiplos processos de revestimento. Todo o processo envolve material de revestimento, por exemplo, vareta, pó ou arame, fundido por várias fontes de energia.

Em termos simples, define-se como processo industrial de revestimento consistindo de fonte de calor e material de revestimento fundido em gotículas pulverizadas em alta velocidade. A pulverização é impulsionada contra substrato por jato de atomização ou gás.

A projeção térmica é processo bastante versátil e altamente eficiente. Pode ser boa alternativa para vários tratamentos de superfície, incluindo tratamentos térmicos ou de nitretação, cromação, niquelação, anodização, entre outros.

A espessura do revestimento difere baseada em preferências individuais. O revestimento repara componentes gastos e peças básicas de máquinas. Também pode ser aplicado para melhorar desempenho e durabilidade do elemento. Pode durar até 70% mais se bem tratado.

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Diferentes Tipos de Técnicas de Soldadura por Projeção

1. Soldadura por Arco de Projeção (Spray Arc Welding)

Soldadura por arco de projeção é um dos métodos de transferir material fundido na forma de muitas gotículas pequenas, cujo diâmetro é menor que o do arame de adição. Como não há curto-circuitos, o arco é estável e sem respingos.

Pré-requisito para soldadura por arco de projeção bem-sucedida é que valores de corrente e tensão estejam acima de certos limites. Como resultado, mais calor é fornecido à peça que com soldadura de curto-circuito, e apenas materiais com espessura de 5 mm ou mais são adequados.

Devido à alta entrada de calor, o banho de fusão também é grande, então a soldadura deve ser realizada em posição horizontal. Deve notar-se que arco de projeção puro não pode ser alcançado com CO2 como gás de proteção.

O gás de proteção deve ser argônio puro, preferencialmente com pequena quantidade de CO2 (máximo 25%) ou O2. Soldadura por arco de projeção é particularmente adequada para soldadura MIG de alumínio e aço inoxidável, onde o gás é principalmente argônio.

Soldadura por arco de projeção pode ser realizada com sucesso em correntes mais baixas com arame de adição fino que com arame mais grosso.

A tensão do arco deve ser definida apenas o suficiente para manter arco livre de curtos. O arame de adição é geralmente ligado ao polo positivo.

Vantagens

A soldadura por arco de projeção é processo muito eficiente. Principais benefícios incluem:

• Alta taxa de deposição
• Boa fusão e penetração
• Boa aparência da solda
• Capacidade de usar arames de maior diâmetro
• Presença de muito poucos respingos

Limitações

As limitações da soldadura por arco de projeção são:

• Usada apenas para material 3 mm (1/8 polegada) ou mais espesso (manual)
• Limitada a posições planas e canto horizontais
• Bom encaixe sempre necessário pois não há capacidade de raiz aberta

2. Processo de Projeção a Chama

Projeção a chama, também conhecida como projeção por combustão oxicetilénica, é a técnica original de projeção térmica desenvolvida há cerca de 100 anos. Usa princípios básicos de maçarico de soldadura com adição de fluxo de ar de alta velocidade para impulsionar partículas fundidas contra substrato.

O material de revestimento pode ser em arame ou pó. Revestimentos por projeção a chama são frequentemente fundidos após aplicação para melhorar adesão e densidade.

Vantagens

• Altas taxas de deposição
• Baixo aquecimento superficial
• Versátil
• Processo simples e amigável

Desvantagens

• Adesão relativamente baixa
• Eficiência de aquecimento aumentada
• Não compatível com metais com pontos de fusão acima de 2800°C

3. Oxicombustível de Alta Velocidade (HVOF)

O processo HVOF queima oxigénio e grupo seleto de gases inflamáveis incluindo propano, propileno ou hidrogénio. Embora use princípio básico de combustão, a pistola é projetada diferentemente da pistola oxicombustível padrão.

As diferenças da pistola HVOF produzem temperaturas de chama mais altas e velocidades mais altas. Resultado é pó mais completamente fundido e mais energia cinética para "aplanar" partículas fundidas. O processo HVOF produz resistência de ligação e densidade de revestimento superiores.

HVOF é mais comumente usado para depositar metais e ligas de alto ponto de fusão como carboneto de tungsténio e carboneto de crómio.

Vantagens

• Suporta revestimento espesso
• Baixos níveis de porosidade
• Altos níveis de adesão
• Mais carbonetos retidos comparado a projeção a chama ou plasma

Desvantagens

• Relativamente ruidoso com nível até 130 dB
• Baixa taxa de deposição
• Ligeiramente caro

4. Processo de Projeção a Plasma (PTA)

O processo de projeção a plasma (arco não transferido), usa gases inertes alimentados passando elétrodo induzindo estado "plasma" dos gases. Quando gases saem do bocal da pistola e retornam ao estado normal, tremenda quantidade de calor é libertada.

Material de revestimento em pó é injetado na "chama" de plasma e impulsionado contra substrato.

Revestimentos cerâmicos são mais frequentemente aplicados usando projeção a plasma devido às suas altas temperaturas de fusão (frequentemente > 1925°C / 3500°F). Vários tipos de revestimentos cerâmicos podem ser aplicados.

Vantagens

• Fácil de aplicar
• Partículas de cermet maiores
• Resistência ao desgaste
• Porosidade muito baixa ou zero
• Revestimento espesso
• Baixo aquecimento do substrato comparado a GTAW

Desvantagens

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

5. Projeção por Detonação

Projeção por detonação é uma das muitas formas de técnicas de projeção térmica usadas para aplicar revestimento protetor a velocidades supersónicas num material para alterar características de superfície. Principalmente para melhorar durabilidade de componente.

Foi inventada em 1955 por H.B. Sargent, R.M. Poorman e H. Lamprey e aplicada usando pistola de detonação especificamente projetada (D-gun). O componente deve ser preparado corretamente removendo todos óleos, graxas, detritos e rugosidade na superfície para alcançar revestimento de detonação fortemente ligado.

Este processo envolve as maiores velocidades (≈3500 m/s onda de choque que impulsiona materiais) e temperaturas (≈4000°C) comparado a todas outras técnicas.

Isto significa que projeção por detonação aplica revestimentos protetores de baixa porosidade (abaixo de 1%) e baixo teor de oxigénio (0,1-0,5%) que protegem contra corrosão, abrasão e adesão sob baixa carga.

Permite aplicação de revestimentos superficiais muito duros e densos úteis como revestimentos resistentes ao desgaste. Por isso, é comumente usada para revestimentos protetores em motores de aeronaves, calibradores plug e anel, arestas de corte (facas de skiving), brocas tubulares, pás de rotor e estator, guias, ou qualquer material metálico sujeito a alto desgaste.

Materiais comumente pulverizados durante projeção por detonação são pós de metais, ligas metálicas e cermets; assim como seus óxidos (alumínio, cobre, ferro, etc.).

Projeção por detonação é processo industrial perigoso se não realizado corretamente em ambiente seguro. Existem muitas precauções de segurança a aderir ao usar esta técnica.

6. Processo de Projeção a Frio

Projeção a frio (CS) é método de deposição de revestimento. Pós sólidos (1 a 50 micrómetros de diâmetro) são acelerados em jato de gás supersónico a velocidades até ~1200 m/s. Durante impacto com substrato, partículas sofrem deformação plástica e aderem à superfície.

Para alcançar espessura uniforme, o bocal é percorrido ao longo do substrato. Metais, polímeros, cerâmicas, materiais compósitos e pós nanocristalinos podem ser depositados.

A energia cinética das partículas, fornecida pela expansão do gás, é convertida em energia de deformação plástica durante ligação. Ao contrário de técnicas de projeção térmica (plasma, arco, chama, HVOF), os pós não são fundidos durante o processo.

Vantagens da Soldadura por Projeção

• Garante solda suave
• Alta penetração, adequada para metal mais espesso que 3/16"
• Altas taxas de deposição, aumenta produtividade
• Presença de muito poucos respingos
• Económica: uso de material menos caro e reforço por projeção
• Versátil, a maioria dos metais, cerâmicas e plásticos podem ser projetados
• Funciona em variedade de espessuras
• Velocidade rápida: tempos de projeção de 3 a 60 lb/hora (dependendo do processo)

Desvantagens da Soldadura por Projeção

• Requer formação especial de soldador para projeção
• Custos de gás mais altos (>85%) devido a maiores concentrações de argônio
• Recomendada apenas para posição plana e cantos horizontais
• Calor alto pode deixar soldadores desconfortáveis
• Possibilidade de subcorte, especialmente nas bordas das soldas
• Revestimento é ligado mecanicamente, não metalurgicamente
• Processo de linha de visão
• Baixa resistência dos revestimentos a carga pontual

Perguntas Frequentes

O que é Soldadura por Projeção?

Soldadura por projeção é termo usado para classificar vários procedimentos na forma de projeção térmica. Atividade industrial que envolve atomizar e pulverizar pó ou arame sobre superfície metálica em alta velocidade com gás comprimido.

O que é Soldadura por Arco de Projeção?

Soldadura por arco de projeção é método de transferir material fundido na forma de muitas gotículas pequenas, diâmetro menor que arame de adição. Como não há curto-circuitos, arco é estável e sem respingos.

Como configurar arco de projeção?

Para maiores velocidades de produção use transferência por projeção. Mistura >80% argônio, defina tensão 23-24 volts. Defina amperagem com ~300-400 polegadas/min velocidade de alimentação. Ajuste velocidade até atingir 150 amperes.

Até que espessura pode soldar por projeção?

Projeção térmica fornece revestimentos espessos (aprox. 20 mícrons a vários mm, dependendo do processo e matéria-prima), sobre grande área a alta taxa de deposição comparado a outros processos como galvanoplastia, deposição física e química de vapor.