Processo de soldadura TIG e MIG de alumínio: comparação de tecnologias, pontos de funcionamento e aplicações industriais

Os desafios e a importância da soldadura de alumínio

alumínio Devido ao seu peso leve, elevada resistência e resistência à corrosão, é amplamente utilizado nos sectores automóvel, aeroespacial e da construção naval. No entanto, a sua elevada condutividade térmica, a facilidade de oxidação e a suscetibilidade à fissuração térmica fazem com que o processo de soldadura enfrente sérios desafios. Por exemplo, no caso dos tabuleiros de baterias para veículos de energia nova, a soldadura tem de ser simultaneamente de alta resistência e estanque ao gás, o que é difícil de satisfazer com os processos tradicionais, e as tecnologias de soldadura TIG e MIG fornecem uma solução eficiente para este problema.

Caraterísticas do alumínio:

A tecnologia de soldadura TIG em pormenor

Princípio do processo e configuração do equipamento
A soldagem TIG (soldagem com proteção de gás inerte de tungstênio) usa um eletrodo de tungstênio não fundido para formar uma poça fundida sob a proteção de gás inerte (argônio ou hélio). A máquina de solda AC TIG pode efetivamente remover o filme de óxido (Al₂O₃) na superfície da liga de alumínio através do efeito de esmagamento catódico, que é adequado para a soldagem de ligas de alumínio da Série 6 (por exemplo, 6061) e Série 5 (por exemplo, 5052).

Pontos de funcionamento e definições de parâmetros (tomando como exemplo a liga de alumínio 6061)

• Tratamento pré-soldadura::
  • Limpeza com acetona para remover a contaminação por óleo, camada de oxidação por lixagem mecânica com escova de arame de aço inoxidável (lixa proibida para evitar a contaminação por carbono).
• Parâmetros de soldadura::
  • Corrente: 80-200A (modo de impulsos CA, contas de corrente de base para 30%).
  • Elétrodo de tungsténio: elétrodo de tungsténio com cério (diâmetro de 2,4 mm, ponta retificada com um ângulo de cone de 30°).
  • Gás de proteção: árgon (pureza ≥99,99%), caudal 10-12L/min.
  • Escolha do fio de enchimento: ER4043 (teor de silício 5%, boa resistência à fissuração) ou ER5356 (teor de magnésio 5%, alta resistência).

Pontos fortes e limitações

• vanguardaSoldaduras bonitas e sem salpicos, adequadas para placas finas (1-3 mm) e componentes de precisão (por exemplo, dissipadores de calor electrónicos).
• restringir algo dentro de limites estabelecidosVelocidade de soldadura lenta (aprox. 0,3 m/min) e custos de mão de obra elevados.

A tecnologia de soldadura MIG em pormenor

Princípio do processo e seleção do equipamento
A soldadura MIG (soldadura com elétrodo de fusão com gás inerte) adopta um mecanismo de alimentação contínua do fio, que é adequado para a soldadura de placas de espessura média. O sistema de alimentação de fio push-pull resolve o problema da má alimentação do fio causado pela suavidade dos fios de liga de alumínio (por exemplo, ER5183). A mistura de gases (Ar+He) melhora a estabilidade do arco e reduz a porosidade.

Pontos de funcionamento e definições de parâmetros (tomando como exemplo a liga de alumínio 5083)

• Tratamento pré-soldadura::
  • As placas espessas (>10mm) precisam de ser pré-aquecidas a 80-120°C (para reduzir o risco de fissuração térmica).
  • Desenho do bisel: bisel em V (ângulo 60°-70°), aresta romba 1-2mm.
• Parâmetros de soldadura::
  • Corrente: 220-260A (modo de impulso duplo, impulso de baixa frequência para reduzir os salpicos).
  • Tensão: 24-26V, velocidade de alimentação do fio 8m/min.
  • Gás de proteção: Ar (80%) + He (20%), caudal 18-20L/min.

Pontos fortes e limitações

• vanguardaAlta eficiência (velocidade até 1,2 m/min), adequada para a produção em massa de cordões de soldadura longos, tais como chassis de automóveis.
• restringir algo dentro de limites estabelecidosO controlo dos salpicos é difícil (os parâmetros de impulsos têm de ser optimizados) e o investimento inicial no equipamento é elevado (cerca de 500 000 dólares para o sistema robótico).

TIG vs MIG: Guia de seleção de processos

termo de comparação	Soldadura TIG	Soldadura MIG
Espessura aplicável	1-6mm (folha)	3-25mm (placas médias e grossas)
Qualidade da soldadura	Alta precisão, sem salpicos	Elevada eficiência, controlo de salpicos
custos (de fabrico, de produção, etc.)	Custos de mão de obra em percentagem de 60%	Partilha de custos de equipamento e consumíveis 70%
aplicação típica	Peles aeroespaciais, caixas electrónicas	Convés de navios, peças estruturais para automóveis

Normas de prevenção, controlo e inspeção de defeitos de soldadura

5.1 Soluções para defeitos comuns

• bolha de arAssegurar a pureza do gás de proteção (ponto de orvalho do árgon ≤ -50°C) e limpar bem o metal de base antes da soldadura.
• fissura térmica: Selecione o fio ER5356 com alto teor de Mg (Mg / Si> 1,5) e controle a temperatura entre camadas <100 ℃.
• não utilizadoAumentar a corrente 10%-15% e reduzir a velocidade de soldadura para 0,8m/min (soldadura MIG).

5.2 Métodos de deteção

• Inspeção visual (VT)Deteção de fissuras e arestas na superfície da soldadura com referência à norma ISO 10042.
• Inspeção por raios X (RT)De acordo com os requisitos da norma AWS D1.2, o diâmetro dos orifícios de ar ≤ 1,5 mm é qualificado.

6. perguntas frequentes (FAQ)

Q1: A soldadura TIG pode ser utilizada para soldar ligas de alumínio com corrente contínua?

• NÃO! O TIG DC não rompe a película de óxido, é necessário utilizar a corrente alterna.

Q2 ： Como resolver o problema de respingos altos na soldagem MIG?

• Mudar para o modo de duplo impulso, reduzir a corrente de pico (exemplo: de 300A para 260A) e aumentar o rácio de hélio para 30%.

Q3: É necessário tratamento térmico após a soldadura?

• As ligas de alumínio da série 6 (como a 6061) precisam de ser tratadas com solução após a soldadura (530 ℃ × 2h de têmpera em água + 180 ℃ × 8h de envelhecimento) para restaurar a resistência.