Especificações técnicas Vol.26

Vol.26: Consumíveis de soldagem da “Série 1Z” para chapas de aço galvanizadas

1.Prefácio

Graças à excelente resistência à corrosão e eficiência econômica, as chapas de aço galvanizadas ou chapas de aço revestidas com zinco (Zn) são atualmente aplicadas em muitos campos, como automóveis, materiais de construção, eletrodomésticos, tubulações de água e suportes de painéis solares, melhorando a qualidade e ampliando a vida dos produtos estruturais de aço que utilizam essas folhas.

No entanto, as chapas de aço galvanizadas são conhecidas pela baixa usabilidade da soldagem, pois podem também gerar respingos e fumos e causar defeitos de porosidade.

Os consumíveis de soldagem da Série 1Z para as chapas de aço galvanizadas foram desenvolvidos para melhorar a resistência à porosidade e ao uso durante a soldagem. Uma variedade de chapas de aço galvanizadas e os consumíveis de solda da Série 1Z são discutidos neste artigo.

2.As características de diferentes tipos de chapas de aço galvanizadas

Uma ampla gama de chapas de aço galvanizadas estão disponíveis no mercado. Algumas chapas típicas e a composição de seus filmes de revestimento são mostradas na Tabela 1.

Tabela 1: Chapas de aço galvanizadas típicas

Tipos de chapas de aço galvanizadas		Composição do filme de revestimento de chapa de aço	Massa de revestimento de zinco (g/m2)
Chapas de aço galvanizadas por imersão a quente	Chapas de aço galvanizadas por imersão a quente		60-1000
	Chapas de aço galvanizadas por imersão a quente		30-120
	Chapas de aço com revestimento de liga AI por imersão a quente Zn-5%		60-250
	Chapas de aço com revestimento de liga AI por imersão a quente Zn-55%		60-200
	Chapas de aço revestidas com liga de zinco-AI-magnésio por imersão a quente		60-450
	Chapas de aço galvanizadas por imersão a quente de dupla camada		3-6/20-60
Chapas de aço eletrogalvanizadas	Chapas de aço galvanizadas eletrolíticas		3-50
	Chapas de aço eletrolítico Zn-Ni ou Fe ou Co com revestimento de liga		10-40
Chapas de aço pré-pintadas	Chapas de aço galvanizadas por imersão a quente pré-pintadas com resina orgânica		25-200μm/60-300
	Chapas de aço eletrogalvanizadas pré-pintadas com filme orgânico		1μm/20-30

2-1. Chapas de aço galvanizadas por imersão a quente

Estas são chapas de aço produzidas sob o método mais comum no qual as chapas de aço são mergulhadas e galvanizadas em um banho de alta temperatura de zinco fundido puro. Um método semelhante é o método de galvanização por imersão a quente, em que as chapas são colocadas numa mistura fundida de Zn e 8-10% de liga de ferro. As chapas de aço galvanizadas a quente, que são chamadas chapas de aço GA, são os principais materiais de aço para a fabricação de automóveis.

2-2. Chapas de aço eletrogalvanizadas

As chapas de aço eletrogalvanizadas são galvanizadas com Zn enquanto mergulhadas em um banho de Zn fundido. Eles apresentam um revestimento fino e uniforme e são aplicadas principalmente em eletrodomésticos.

2-3. Chapas de aço eletrogalvanizadas pré-pintadas com filme orgânico

São chapas de aço galvanizadas nas quais o revestimento de Zn é revestido com uma camada adicional de resina ou filme orgânico. Isso proporciona uma melhor resistência à corrosão e também é atraente.

3.Defeitos de porosidade em chapas de aço galvanizadas

O maior problema na soldagem de chapas de aço galvanizadas é a geração de defeitos de porosidade, como furos, buracos e respingos. A capacidade de soldagem de chapas de aço galvanizadas varia dependendo do peso por unidade de área de revestimento de filme de Zn (doravante denominada "massa de revestimento de Zn") nas chapas de aço. Onde a massa de revestimento de Zn é maior, a ocorrência de defeitos de porosidade e/ou respingos aumenta. A Figura 1 é um desenho esquemático que mostra o mecanismo de geração de porosidade na soldagem por sobreposição de chapas de aço galvanizadas.

Quando o Zn, que tem um ponto de ebulição de cerca de 900°C, é aquecido pelo arco e se decompõe piroliticamente, vaporiza e gera uma grande quantidade de gás. A porosidade se forma a partir do gás Zn vaporizado que permanece na poça fundida. Os efeitos da porosidade incluem a fraca aparência do cordão, uma baixa resistência à tração causada por defeitos transversais e uma produtividade reduzida devido a reparos, os quais são problemas que ligam a qualidade e o custo.

Além disso, o gás Zn vaporizado evita a transferência estável de gotículas. O gás perturba o arco quando é ejetado por baixo, fazendo com que as gotículas se tornem maiores e incapazes de se transferir suavemente para a poça fundida; em vez disso, eles estão em curto-circuito pela poça de fusão, gerando uma grande quantidade de respingos.

4.Consumíveis de soldagem para chapas de aço galvanizadas

A massa de revestimento de Zn é tão influente na soldagem de chapas de aço galvanizadas que a seleção de métodos de soldagem e consumíveis é extremamente importante. A Tabela 2 mostra as características dos consumíveis de soldagem da Série 1Z recém-desenvolvidos para chapas de aço galvanizadas, enquanto a Tabela 3 mostra as composições químicas e propriedades mecânicas de seus metais depositados.

Tabela 2: Características dos consumíveis de soldagem da Série 1Z para chapas de aço galvanizadas

	Nomes comerciais	Gás de proteção	Polaridade	diâm. (mm)	AWS/JIS	Massa de revestimento de zinco recomendada (g/m2)
Fio sólido	[F]SE-1Z	CO2	DC(+)	1.0 1.2	AWS A5.18 ER70S-G	≥100
	[F]MG-1Z	CO2	DC(+)	1.0 1.2	AWS A5.18 ER70S-G	≥100
FCW blindado a gás	[F]MX-1Z	CO2	DC(+)	1.2	AWS A5.20 E70T-1C	≥150 *1
	[F]MX-100Z	CO2	DC(+)	1.2	AWS A5.20 E71T-1C	≥150 *2
	[F]DW-1SZ	CO2	DC(-)	1.4	JIS Z 3313 T 49 0 T5-1 C A	≥550
Eletrodo coberto	[F]Z-1Z	---	AC,DC(±)	3.2 4.0 5.0 6.0	JIS Z 3211 E4340	≥550
FCW auto-protegido	[F]OW-1Z	---	DC(-)	1.2	AWS A5.20 E71T-GS	≥550

Tabela 3: Propriedades mecânicas típicas de todos os metais depositados

	Nomes comerciais	Composições quimicas (%)						Propriedades elásticas			Energia absorvida
		C	Si	Mn	P	S	Al	0.2% OS (MPa)	TS (MPa)	El (%)	0°C (J)
Fio sólido	[F]SE-1Z	0.10	0.49	1.10	0.009	0.009	-	430	540	30	110
	[F]MG-1Z
FCW blindado a gás	[F]MX-1Z	0.05	0.50	1.52	0.011	0.010	-	480	570	26	83
	[F]MX-100Z	0.10	0.40	1.55	0.011	0.012	-	480	590	27	100
	[F]DW-1SZ	0.12	0.15	1.48	0.010	0.005	-	420	560	26	60
Eletrodo coberto	[F]Z-1Z	0.09	0.15	0.48	0.015	0.005	-	380	450	26	100
FCW auto-protegido	[F]OW-1Z	0.25	0.23	0.91	0.008	0.002	2.38	---	---	---	---

4-1. Fios sólidos

O [F] MG-1Z, um fio sólido desenvolvido exclusivamente para soldagem de chapas de aço galvanizadas, é projetado para produzir maior viscosidade no metal fundido do que os fios sólidos para uso geral, a fim de aumentar ainda mais a resistência à porosidade.

A alta viscosidade evita que o metal fundido flua diretamente sob o arco e ajuda o gás vaporizado a descarregar facilmente, proporcionando excelente resistência à porosidade.

Outro fio sólido, o [F] SE-1Z, que não é revestido com Cu, também foi adicionado à mesma gama de produtos.
Sustentando a suavidade e a ecologia, o [F] SE-1Z oferece facilidade de alimentação de arame e condutividade elétrica, mesmo sem revestimento de cobre. Devido ao revestimento não-Cu, a descamação do Cu, que geralmente é causada pela pressão de um rolo de pressão ou pelo contato com o revestimento dentro de um cabo de eletroduto, nunca acontece e, conseqüentemente, a má alimentação do fio não ocorre. Além disso, pode manter uma resistência à corrosão suficiente, porque o tratamento anticorrosivo especial impede a ação da célula local (causada pelo contato dissimilar de metal entre Fe e Cu). O [F] SE-1Z também é projetado para obter uma viscosidade mais alta que a usual do metal fundido, e a excelente capacidade de alimentação do fio e o arco estável reduz o respingamento, como mostrado na Figura 2.

Quanto ao gás de proteção, o gás CO₂ é o mais adequado para ambos os fios; por outro lado, nem o gás misto Ar-CO₂ nem o processo MAG pulsado são recomendados do ponto de vista da resistência à porosidade.

Recomenda-se a espessura das chapas entre 1,6 e 6,0 mm e as posições de soldagem horizontais e planas.

Embora o [F] MG-1Z e o [F] SE-1Z ofereçam maior resistência à porosidade do que os arames maciços para uso geral, o processo de soldagem a arco de metal a gás (GMAW) não é melhor em termos de resistência à porosidade do que os processos de soldagem a arco fluxado (FCAW) ou de soldagem a arco de metal blindado (SMAW). A massa de revestimento de Zn recomendada em ambos os [F] SE-1Z e [F] MG-1Z é igual ou inferior a 100g/m².

A Figura 3 mostra a aparência do cordão e a macroestrutura transversal, tanto na soldagem de filete horizontal como na solda por sobreposição do [F] SE-1Z.

Figura 3: Aparência do cordão e macroestrutura transversal da solda F SE-1Z (1,2mm de diâm.)

Figura 4: Aparência do cordão e macroestrutura transversal da solda F MX-1Z (1,2mm diâm.)

4-2. Fios fluxados

Quando a massa de revestimento de Zn da chapa de aço galvanizada for igual ou inferior a 150g/m², recomendam-se o [F] MX-100Z ou o recém-desenvolvido [F] MX-1Z, dependendo da zona de corrente de soldadura aplicável. O [F] MX-1Z proporciona excelente estabilidade de arco na corrente de soldagem não inferior a 200A, enquanto o [F] MX-100Z faz isso na zona de baixa corrente igual ou menor que 200A.

Em contraste, quando a massa de revestimento de Zn é igual ou maior que 150 g/m², F DW-1SZ é adequado.

O [F] DW-1SZ apresenta excelente resistência à porosidade, respingos de pequeno tamanho e um arco estável; Além disso, é adequado para todas as posições de soldagem. No entanto, só pode ser utilizado com negativo de eletrodo de corrente contínua (DCEN).

Figura 5: Aparência do cordão e macroestrutura transversal da solda do [F] MX-100Z (1,2mm de diâm.)

Figura 6: Aparência do cordão e macroestrutura transversal da solda [F] DW-1SZ (1,4mm de diâmetro)

4-3. Eletrodo coberto

O [F] Z-1Z é outro eletrodo revestido recentemente desenvolvido para soldagem de chapas de aço galvanizadas. Suas características especiais incluem forte golpe de arco e uma excelente concentração de arco. Como proporciona boa estabilidade do arco, o respingo é reduzido.

A massa de revestimento de Zn recomendada pelo [F] Z-1Z é igual ou inferior a 550 g/m² e é adequada para a soldagem de chapas de aço galvanizadas por imersão a quente, bem como para chapas de aço normais.

A Figura 7 mostra as aparências do cordão, as macroestruturas transversais, tanto na soldagem de filete horizontal como na soldagem por sobreposição e a superfície fraturada da solda de filete horizontal de uma solda FZ-1Z (4,0mm de diâmetro).

Figura 7: Aparência do cordão, macroestrutura transversal e superfície fraturada da solda com [F] Z-1Z (4,0 mm de diâm.)

4-4. Fio fluxado auto-protegido

O [F] OW-1Z é um fio fluxado auto-blindado (FCW) que não requer gás de proteção e é adequado para soldagem externa. Sua alta resistência à porosidade minimiza os defeitos de porosidade, mesmo na soldagem de chapas de aço galvanizadas com uma massa de revestimento de Zn de até 550 g/m².

No entanto, deve-se ter cuidado suficiente durante o uso, porque ele deve ser utilizado apenas com polaridade DCEN, é limitado a chapas com espessura de 1,0 a 6,0 mm e não deve ser aplicado a juntas de solda que exijam alta dureza de entalhe.

A Figura 8 mostra as aparências de contas e macroestruturas transversais de [F] OW-1Z (1,2 mm de diâmetro) em soldagem de filete horizontal e solda por sobreposição.

Figura 8: Aparência do cordão e macroestrutura transversal da solda com [F] OW-1Z (1,2 mm de diâmetro)

As fotos nas Figuras 9 e 10 mostram a soldagem de uma estrutura de armação para um ônibus com o [F] SE-1Z e de um tubo de água com o [F] Z-1Z.

5.Postscript

Na soldagem de chapas de aço galvanizadas por imersão a quente, a eficiência da soldagem pode ser melhorada selecionando as combinações mais adequadas de método de soldagem e consumíveis e levando em consideração o tipo de chapa de aço galvanizada, bem como sua massa de revestimento de Zn.

Os consumíveis de soldagem da Série 1Z para chapas de aço galvanizadas são adequados para chapas com uma ampla variedade de massa de revestimento de Zn e podem ser utilizados sob uma variedade de procedimentos de soldagem. Eles também são projetados para reduzir defeitos de porosidade e geração de respingos.

Nota: A soldagem das chapas de aço galvanizadas gera mais fumos do que a soldagem dos aços normais. Por favor, preste especial atenção, portanto, à segurança e higiene ambiental, assegurando ventilação apropriada, bem como usando dispositivos de proteção respiratória.

[Referências]
K. Yamazaki: Soldagem com arco blindado a gás das chapas de aço galvanizadas - Problemas e soluções -: Sociedade Japonesa de Soldagem e Engenharia, Revista WE-COM Vol. 11 (jan. 2014)

[F] em nomes comerciais indicam FAMILIARC.

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