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 pulverização é um dos métodos de transferência de material fundido na forma de muitas pequenas gotas, cujo diâmetro é menor que o do fio de enchimento. Como não há curtos-circuitos, o arco é estável e livre de respingos.

Um pré-requisito para uma soldagem bem-sucedida por arco de pulverização é que os valores de corrente e tensão estejam acima de certos limites. Como resultado, mais calor é fornecido à peça de trabalho do que na soldagem por arco curto, e apenas materiais com espessura de 5 mm ou mais são adequados para soldagem por arco spray.

Devido ao alto aporte de calor, a poça de fusão também é grande, então a soldagem deve ser realizada na posição horizontal. Deve-se notar que um arco de pulverização 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. A soldagem a arco spray é particularmente adequada para soldagem MIG de alumínio e aço inoxidável, onde o gás de proteção é principalmente argônio.

A soldagem a arco spray pode ser realizada com sucesso em correntes mais baixas com um fio de enchimento fino do que com um fio de enchimento mais grosso.

A tensão do arco deve ser ajustada alta o suficiente para manter um arco livre de curtos. O fio de enchimento é geralmente conectado ao pólo positivo.

Vantagens

A soldagem a arco por pulverização é um processo muito eficiente. Os principais benefícios deste processo incluem:

• Alta taxa de deposição,
• Boa fusão e penetração,
• boa aparência da solda,
• Capacidade de usar fios de eletrodos de maior diâmetro e
• Presença de poucos respingos.

Limitações

As limitações da soldagem por arco spray são:

• É usado apenas para materiais com 3 mm de espessura e mais grosso (portátil) e
• É limitado a posições de solda de filete planas e horizontais
• Um bom ajuste é sempre necessário, pois não há capacidade 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 e carboneto de cromo.

Vantagens

• Suporta altamente um 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 velocidades mais altas (≈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

• A soldagem por spray garante uma solda suave
• Tem alta penetração e é adequado para metais mais espessos que 3/16
• Tem altas taxas de depósito de solda, o que aumenta a produtividade
• A presença de poucos respingos
• Barato:uso de material mais barato e reforço por spray
• A soldagem por pulverização é versátil, a maioria dos metais, cerâmicas e plásticos podem ser pulverizados
• Funciona em várias espessuras
• Velocidade de processamento rápida:tempos de pulverização de 3 a 60 lb/hora (dependendo do processo usado)

Desvantagens da soldagem por spray

• Requer treinamento especial de soldador para pulverização
• Os custos do gás são mais altos (>85%) devido às maiores concentrações de argônio.
• Recomendado apenas para uma posição plana e filetes horizontais
• Alto calor pode deixar os soldadores desconfortáveis
• Possibilidade de rebaixamento, especialmente na borda das soldas
• O revestimento é ligado mecanicamente, não metalurgicamente
• processo de linha de visão
• A baixa resistência dos revestimentos ao carregamento preciso

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 pulverização é um dos métodos de transferência de material fundido na forma de muitas pequenas gotas, cujo diâmetro é menor que o do fio de enchimento. Como não há curtos-circuitos, o arco é estável e livre de respingos.
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 .