Soldadura de Cobre: Guia Prático com Técnicas de Especialista

Como Soldar Cobre

Soldadura de cobre não é difícil. O calor requerido é aproximadamente o dobro do necessário para aço de espessura similar. O cobre tem alta condutividade térmica. Para compensar esta perda de calor, recomenda-se ponta de maçarico uma ou duas medidas maior que para aço.

Ao soldar secções grandes de espessuras pesadas, aquecimento suplementar é aconselhável. Este processo produz solda menos porosa.

O cobre pode ser soldado com chama ligeiramente oxidante porque o metal fundido é protegido pelo óxido formado pela chama. Se fundente for usado para proteger metal fundido, a chama deve ser neutra. Cobre livre de oxigénio (vareta de cobre desoxidado) deve ser usado em vez de cobre com oxigénio para conjuntos soldados a gás. A vareta deve ter mesma composição que o metal base.

O que é Cobre?

O cobre é metal não ferroso macio que pode ser facilmente dobrado, cortado, moldado e unido usando vários processos de soldadura. Embora frequentemente usado para itens decorativos domésticos e arquitetónicos, é excelente condutor de eletricidade e calor, amplamente usado na indústria elétrica, enquanto tubos, válvulas e acessórios de cobre são comuns em canalização.

Como é dúctil e altamente maleável, o cobre é também elemento principal em centenas de ligas, incluindo latão, bronze e níquel-cobre. Os elementos de liga mais comuns para ligas de cobre são alumínio, níquel, zinco, estanho e silício.

Como cobre puro é demasiado dúctil para ser maquinado com sucesso, pequenas quantidades de outros elementos são adicionadas às várias ligas para melhorar maquinabilidade, desoxidar o metal, torná-lo mais resistente à corrosão, melhorar propriedades mecânicas e resposta a tratamentos térmicos. No total, existem mais de 300 ligas de cobre disponíveis comercialmente.

Diferentes Métodos para Soldar Cobre

O cobre pode ser soldado via vários métodos. No entanto, discutiremos apenas as técnicas mais comuns neste artigo sobre como soldar cobre. Incluem Soldadura por Arco Metálico com Gás (GMAW), Soldadura por Arco de Tungsténio com Gás (GTAW) e Soldadura Manual por Arco (MMAW). Segue explicação de cada.

Soldadura por Arco Metálico com Gás (GMAW / MIG)

Também chamada soldadura MIG, a GMAW segue o sistema SMAW. Isto significa que o material de adição usado é um elétrodo.

No entanto, há diferença: enquanto SMAW usa série de varetas curtas como elétrodo consumível, GMAW alimenta automaticamente um 'arame' contínuo à tocha a velocidade definida pelo utilizador. Adicionalmente, há configuração regulada para alimentação de gás de proteção.

Ao usar GMAW para soldar cobre, recomenda-se usar elétrodos de cobre ERCu. O uso de Cobre Desoxidado Aufhauser também é recomendado; esta é liga de cobre ou material de adição com pureza 98,5%.

A espessura da secção de cobre a soldar determinará a mistura de gás necessária. Geralmente, argônio é usado para espessuras até 6 mm. Para espessuras superiores, usa-se mistura de hélio e argônio. No método GMAW para cobre, deve depositar metal de adição com cordões estreitos ou cordões de fio (stringer beads); isto pode ser feito usando transferência por projeção (spray transfer).

Soldadura por Arco de Tungsténio com Gás (GTAW / TIG)

Também chamada soldadura TIG, a GTAW suelda cobre de forma similar à maioria dos processos de soldadura por arco; envolve uso de arco elétrico para aquecer e fundir tanto a peça de cobre como o material de adição.

À medida que o banho de fusão arrefece e solidifica, é protegido de efeitos atmosféricos introduzindo gás de proteção como argônio ou hélio na ponta da tocha. Embora GTAW seja similar a muitos processos de arco, não suelda como métodos que passam arco elétrico ao cobre usando elétrodos consumíveis.

Em vez disso, GTAW usa elétrodo não consumível para criar junta entre peças; pode fazê-lo com ou sem material de adição. Também, em muitos outros métodos de arco, o material de adição é usado como elétrodo que leva arco ao cobre.

No entanto, arame de adição separado é usado no método GTAW. Também, não é necessário introduzir material de adição enquanto GTAW é usado para soldar cobre.

O método GTAW pode soldar peças de cobre com espessura até 16 mm. Arame de adição recomendado é qualquer metal com composição similar ao metal base. Gás de proteção argônio preferido para secções de cobre até 1,6 mm. Para peças que excedam esta espessura, usa-se mistura de hélio e argônio.

Comparado a argônio, mistura hélio-argônio permite maiores velocidades de deslocamento e penetração mais profunda a corrente similar. Para proporcionar boas características de penetração do hélio com estabilidade de arco do argônio, mistura comum é 25% Ar / 75% He. Por fim, soldadura forehand é recomendada ao realizar este método em peça de cobre com cordões estreitos ou stringer beads.

Soldadura Manual por Arco (MMAW / Stick)

Este método é principalmente usado para soldadura de reparo ou manutenção em cobre e ligas de cobre. Material de adição recomendado é elétrodo ECuSn-C. Outra recomendação é usar Corrente Contínua elétrodo positivo (DC+) com técnica de cordão de fio (stringer bead). Quando este material é usado, o método MMAW ajuda em:

• Soldar cobre a outros metais
• Pequenos reparos de peças finas de cobre
• Juntas soldadas com acesso restrito

Estes são os três métodos mais comuns para soldar cobre. Agora que tem informação básica, pode escolher técnica mais adequada às suas necessidades e trabalho. Independentemente do método, precisa seguir passos básicos para produzir solda eficaz. Discutimos estes passos na próxima secção.

Passos-Chave na Soldadura de Cobre

Ao soldar cobre por conta própria, precisa conhecer passos críticos para soldar eficazmente. Existem 11 passos na soldadura DIY de cobre. Executando-os na ordem seguinte, produzirá solda de cobre extremamente durável.

#1. Garantir Segurança

Ao procurar soldar cobre, primeira coisa é garantir sua segurança. Não importa que metal suelda, precisa tomar precauções adequadas antes de começar. Falha nisso coloca-o em risco de lesão.

Que precauções pode tomar? Precisa usar equipamento de segurança, garantir que não há itens inflamáveis ao redor, e trabalhar em área limpa ou livre de materiais estranhos.

Precauções são especialmente importantes ao soldar cobre; isto porque cobre é excelente condutor de eletricidade e pode levar choque se manusear metal com mãos nuas.

Além do risco de choque, soldar cobre pode expô-lo a gases tóxicos. Não deve parar em luvas de couro e roupa de segurança. Deve incluir máscara respiratória e proteção ocular no equipamento.

#2. Preparar Superfície

Preparação de superfície para soldar cobre significa manter área da solda livre de graxa, óleo, tinta, sujidade e outras partículas estranhas antes de começar. Por que manter área livre? Porque solda pode trincar se misturarem com metal. Adicionalmente, podem conter químicos nocivos como enxofre, fósforo e chumbo.

Além da área da solda, deve limpar o cobre antes de começar. Como limpar? Com escova de arame de bronze e agente de limpeza apropriado. Primeiro escove com arame, depois desengordure com agente. Também, certifique-se de remover película de óxido que forma durante soldadura com escova após depositar cada cordão.

#3. Pré-Aquecimento

Por que pré-aquecer cobre antes de soldar? Porque este metal tem alta condutividade térmica. Especialmente importante se espessura for superior a 0,25 mm (0,01 polegadas). Deve pré-aquecer uniformemente todos os segmentos a soldar.

Como o cobre conduz calor rapidamente da junta para o metal base circundante, pré-aquecimento alto é necessário para soldar secções grossas. Temperatura depende da espessura e varia entre 10°C a 400°C (50°F a 752°F).

No entanto, se soldar liga de cobre, pode saltar esta secção pois difusividade térmica é muito menor comparada ao cobre puro. Se soldar cobre e não liga, selecione pré-aquecimento apropriado. Deve prestar atenção ao cobre a soldar, espessura do metal base, processo de soldadura e massa total da junta.

Além disso, outra coisa importante é restringir calor a área localizada tanto quanto possível; isto ajuda a garantir que não demasiado material está em gama de temperatura que leva a perda de ductilidade.

Além disso, deve manter temperatura de pré-aquecimento até junta estar soldada. Após começar a soldar, o calor do cobre pré-aquecido começa a dissipar, baixando risco de trincas.

#4. Considerar Design da Junta

Outro passo importante é consideração do design da junta. O que isto implica? Primeiro, considere distância entre juntas. Idealmente, deve controlar esta distância dentro de tolerâncias baseadas no metal base e liga de brasagem. No entanto, folga ótima para juntas é entre 0,04 e 0,20 mm.

Outra consideração importante é sobreposição da junta. Sobreposição ideal será pelo menos três vezes mais espessa que a parte mais fina a unir. Deve tentar usar o mínimo material possível pois isto ajuda a alcançar resistência desejada.

#5. Ajustar a Chama

Para produzir solda de cobre eficaz, deve ajustar chama apropriadamente. Melhor é usar chama neutra. O que significa chama neutra? Chama ajustada para permitir mesma quantidade de acetileno e oxigénio misturarem à mesma taxa. Outra coisa crítica é definir claramente o cone interno branco e garantir que não há névoa.

#6. Remover Fundente

Deve remover resíduo de uma das seguintes formas se fundente foi usado:

• Escovagem com arame e vapor
• Escovagem com arame e enxaguamento com água quente
• Imersão em soda cáustica quente diluída

Se falhar em remover completamente o fundente, isto pode levar a enfraquecimento e até falha da junta.

Escolher Material de Adição

Escolher o material de adição correto é um dos passos mais críticos para soldar cobre eficazmente. Escolha correta ajuda a soldar peça mais forte que metal base. O melhor material dependerá da resistência à corrosão do metal, resistência necessária na junta, temperatura de operação e custos.

Para melhores resultados, deve escolher metal de adição com Silício (Si) ou Manganês (Mn) como desoxidante. Independentemente de usar GMAW, GTAW ou MMAW.

Quando se trata de materiais de adição para cobre, os mais recomendados e usados são ErCu e ErCuSi-A. O primeiro facilita fluidez pois contém Si, Mn e Estanho (Sn). Por outro lado, deve escolher ErCuSi-A se quiser soldar cobre P-oxidado; também boa opção para cobre hard-pitch que contém Si e Mn como desoxidantes.

Soldadura Branda de Cobre (Soldering)

Soldadura branda, um dos primeiros métodos para unir metal, envolve aquecer metal de adição (forma de arame) para fundir e preencher juntas. Soldadura branda mole (soft soldering) é processo mais simples, comumente usado em casa para reparar pequenos itens metálicos. Também é método usado por canalizadores para unir e reparar tubos e acessórios de cobre.

Pode usar ferro de soldar barato ou maçarico com fundente adequado para soldadura branda mole. Soldadura branda forte (hard soldering) envolve aquecer materiais de adição a temperatura muito mais alta, então junta será muito mais forte que outras juntas soldadas.

Material de adição é diferente e geralmente contém prata, então técnica é frequentemente chamada brasagem de prata. No entanto, brasagem verdadeira é executada a temperatura ainda mais alta.

Brasagem de Cobre

Brasagem é essencialmente técnica similar a soldadura branda, e utiliza mesmo tipo de material de adição (arame ou vareta) usado para soldadura branda. Juntas precisam ser muito justas para que ação capilar atraia metal de adição entre peças de cobre a unir.

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

Usada extensivamente em canalização, brasagem também pode unir diferentes tipos de metal e peças de espessuras diferentes.