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SOLDADURA MATERIAIS CERÂMICOS. Cerâmicos Técnicos
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SOLDADURA MATERIAIS CERÂMICOS • Cerâmicos Técnicos • Propriedades adequadas a aplicações onde os metais não conseguem manter as suas propriedades, p.ex. temperaturas elevadas, ambientes corrosivos, dureza, resistência ao desgaste, resistência a ambientes químicos agressivos, resistência a temperatura elevadas. • Cermets • Compósitos de matriz cerâmica com incorporação de metais nos espaços da matriz combinam as características dos cerâmicos (matriz muito dura e resistente) com as dos metais (ductilidade e tenacidade global elevada).
SOLDADURA MATERIAIS CERÂMICOS Problemas de soldabilidade: Porosidade Fissuração no arrefecimento Formação de fases frágeis Processos de soldadura Soldadura laser Soldadura por difusão Termocompressão (com interposição de uma folha metálica) Soldadura por fricção Soldadura por ultrasons Brasagem
TÉCNICA DE BRASAGEM DE CERÂMICOS A brasagem é realizada em atmosfera controlada ou no vácuo e devido à má molhabilidade dos cerâmicos é necessária uma metalização prévia da superfície cerâmica a ligar. Após a metalização realiza-se a brasagem Ex:pastilhas de corte, peças refractárias para turbinas e câmaras de combustão. Limpeza Química ou mecânica Metalização 2 fases: • Metalização primária • Metalização secundária
TÉCNICA DE BRASAGEM DE CERÂMICOS • Metalização primária Aplicação de tinta (molimanganês ou tungsténio para alumina (Al2O3) e Berila (BeO) Parâmetros • Temperatura (queima dos compostos orgânicos da tinta e sinterização e difusão do material) • Tempo, atmosfera (p.ex. tinta moli-manganês requer a atmosfera húmida e redutora) • Espessura (camada fina penetração da brasagem na camada metalizada danificando a ligação, camada espessa formação de bolhas: fissuras, descolagem).
TÉCNICA DE BRASAGEM DE CERÂMICOS • Metalização secundária • É necessária porque por vezes o material de adição da brasagem não consegue molhar a camada primária de metalização. Na camada secundária depositam-se metais como Ni, Cu, Ag, Ae, Sn, etc. • A metalização secundária permite melhor molhabilidade e melhor resistência à penetração de brasagem na camada primária. • Parâmetro mais importante • Espessura (fina dissolução pela brasagem, grossa bolhas)
TÉCNICA DE BRASAGEM DE CERÂMICOS • Brasagem • Materiais de Adição • Para brasagem cerâmico/metal – liga eutética 28% Cu 72% Ag (baixo Tf) • Prata – boa ductilidade • Cobre – para temperaturas elevadas • Ligas cobre/ouro – para temperatura muito elevada e ambientes químicos agressivos • Parâmetros • Temperatura – deve ser uniforme e suficiente para permitir o fluxo de material de adição na junta. • Tempo – suficiente para que o material de adição preencha os espaços da junta e o arrefecimento deve ser lento para evitar a fissuração do cerâmico • Atmosfera – controlada de acordo com as condições necessárias (redutora ou oxidaente, quase sempre húmida) • Problemas • Má aderência • Fugas • Fissuras
TÉCNICA DE BRASAGEM DE CERÂMICOS Variantes Brasagem por ligações activas – deposição de materiais de forte reactividade com o oxigénio e alta ponto de fusão sobre o cerâmico para reagirem com este (Ti, Zr, Nb, Ta sobre A2O3 ou BeO). Metalização e brasagem realizadas simultaneamente no vácuo entre 800 e 1400º C. Brasagem por fusão de óxidos – a ligação é obtida directamente por fusão de óxidos, formando eutéticos de alta temperatura, possível devido à excelente molhabilidade dos cerâmicos pelas misturas de óxidos. Brasagem eutética directa – consiste em formar um eutético na interface do substrato metálico do tipo metal – óxido, metal sulfureto ou metal-fosforeto, antes ou durante a brasage. É feita na presença de oxigénio a 1070ºC. Brasagem reactiva – os materiais de adição que contenham elementos susceptíveis de reagir com o cerâmico permitem realizar a ligação sem a fase de metalização prévia do cerâmico. A brasagem é realizada no vácuo e produz ligações estanques e com boa resistência à rotura.
TÉCNICA DE BRASAGEM DE CERÂMICOS • Aplicações • Ligação: Cerâmico/metal • Cerâmico/cerâmico • Embalagens para componentes electrónicos • Selagem
SOLDADURA DE PLÁSTICOS • O aumento da utilização dos polímeros sintéticos deve-se a: • Simplificação dos processos de fabrico (podem-se executar peças complicadas numa só operação aumento de produtividade) • Propriedades dos polímeros (resistência à corrosão, baixo peso, resistência à fadiga) • Matéria prima adequada (uma pequena parcela do petróleo bruto é convertida em materiais poliméricos, estes têm um valor mais elevado que os combustíveis. Por outro lado podem também ser feitos através de reciclagem de materiais). • São três as principais técnicas de ligação destes materiais: • Ligação mecânica • Soldadura por fusão • Colagem
Soldadura com Interface de Aquecimento • Principio do processo • A soldadura por interface de aquecimento é um processo em que as peças a unir são aquecidas na interface de contacto, fundido localmente. São depois pressionadas até ao arrefecimento completo, realizando-se assim a soldadura. Pode haver ou não material de adição. As peças são aquecidas em contacto com um ou mais elementos de aquecimento. • Parâmetros do processo • Tempo • Temperatura • Pressão • Variantes • Soldadura por contacto directo Fig. 1 – Soldadura de um encaixe por contacto directo
Soldadura com Interface de Aquecimento Fig. 2 – Soldadura em T por contacto directo Fig. 3 – Soldadura de tubo por contacto directo
Soldadura com Interface de Aquecimento Os processos de soldadura não devem permitir decomposição. São isoladores térmicos e eléctricos quantidade de calor necessária para realizar um cordão de soldadura de dada dimensão é inferior ao necessário para um cordão idêntico em metal. Os polímeros têm normalmente aditivos para coloração, redução de custos, endurecedores, etc. o que pode dificultar a soldadura as condições ideais devem ser determinadas para cada aplicação. Fig. 4 – Soldadura de placas ou filmes por contacto indirecto
Ciclos de Soldadura Os ciclos de soldadura definem a duração do aquecimento da aplicação de pressão e do arrefecimento, e são semelhantes na sua estrutura para quase todos os diferentes processo, só variando o modo de aquecimento e nos valores de pressão e tempo adequados a cada junta Fig. 5 – exemplo de um ciclo de soldadura
SOLDADURA POR JACTO DE AR QUENTE • Principio do processo • Neste processo, as peças são aquecidas por um jacto de ar quente e soldadas pela aplicação de uma pressão durante um intervalo de tempo, com ou sem introdução de material de adição. • Parâmetros do processo • Tempo • Temperatura • Pressão Fig. 6 e 7 – Soldadura por jacto de ar quente com material de adição
SOLDADURA POR JACTO DE AR QUENTE Fig. 8 – Soldadura por jacto de ar quente sem material de adição Fig. 9 – Soldadura por jacto de ar quente com extrusora
