Aplicação da soldagem a laser em aço inoxidável 7

Defeitos: Causas e Soluções

A soldagem a laser em aço inoxidável oferece precisão incomparável, mas defeitos ainda podem ocorrer quando a preparação do material, os parâmetros do processo ou o fornecimento do gás de proteção não são totalmente otimizados. Diferentemente da soldagem por arco, a pequena poça fundida da soldagem a laser solidifica-se extremamente rápido, portanto, mesmo pequenas interrupções na entrega de energia ou na proteção gasosa podem produzir falhas visíveis ou ocultas. Abaixo segue uma análise detalhada dos tipos comuns de defeitos, suas causas raiz e ações corretivas comprovadas.

Porosidade

· Causa Metalúrgica: Bolhas de gás (hidrogênio, oxigênio, nitrogênio) aprisionadas na poça fundida durante a solidificação. O hidrogênio é o culpado mais comum — muitas vezes proveniente de umidade ou hidrocarbonetos na superfície da junta.

· Gatilhos Específicos do Laser:

1. Desengorduramento inadequado (fluidos de corte, óleos, resíduos de adesivo).

2. Absorção de umidade proveniente de ambientes úmidos.

3. A turbulência do gás de proteção atrai ar ambiente.

· Correções:

1. Limpeza: Limpar com solvente e secar as peças imediatamente antes da soldagem.

2. Proteção: Manter fluxo laminar de gás; usar bocais maiores ou difusores para evitar turbulência.

3. Ajuste de Parâmetros: Reduzir ligeiramente a velocidade de deslocamento para permitir que os gases escapem antes da solidificação; evitar profundidade excessiva do furo-chave que possa aprisionar gases.

Trincas a Quente (Trincas de Solidificação)

· Causa Metalúrgica: O baixo teor de ferrita em soldas totalmente austeníticas faz com que as impurezas se concentrem nos contornos de grão durante a solidificação. Tensões de tração provocadas pela retração iniciam trincas antes da completa solidificação.

· Gatilhos Específicos do Laser:

1. Velocidades muito altas de deslocamento produzem uma solidificação estreita e totalmente austenítica.

2. Fixação rígida que restringe a contração.

· Correções:

1. Metalúrgica: Utilize metal de adição com maior potencial de ferrita (por exemplo, ER308L, ER316L) para atingir 3–8% de ferrita.

2. Gestão de Tensões: Reduza a restrição na fixação; execute soldas intercaladas para distribuir as forças de retração.

3. Ajuste de Parâmetros: Evite velocidades ultra-altas em graus sensíveis; ajuste o foco do feixe para um perfil de cordão ligeiramente mais largo.

Falta de Fusão / Penetração Incompleta

· Causa Metalúrgica: Fusão incompleta das faces da junta ou raiz devido à densidade de energia insuficiente ou posicionamento inadequado do feixe.

· Gatilhos Específicos do Laser:

1. Feixe desfocado causado por posição focal incorreta.

2. Desalinhamento entre o feixe e a linha central da junta.

3. Velocidade de deslocamento excessiva.

· Correções:

1. Óptica: Verifique a distância focal e a posição; verifique contaminação da lente.

2. Parâmetros: Aumente a potência ou reduza a velocidade de deslocamento; reduza a amplitude de oscilação se excessiva.

3. Ajuste: Melhore a preparação da junta e garanta folga <0,1 mm para soldas autógenas.

Mordedura / Subpreenchimento

· Causa metalúrgica: Fusão do metal de base na borda da solda sem metal fundido suficiente para preenchê-la.

· Gatilhos Específicos do Laser:

1. Alta densidade de energia combinada com deslocamento rápido, o que remove o metal da borda.

2. Posicionamento descentralizado do feixe.

· Correções:

1. Reduza a velocidade de deslocamento ou o desvio do feixe para melhorar a molhabilidade.

2. Adicione arame de adição para ponteamento de folgas ou modelagem do cordão.

3. Ajuste o gás de proteção para evitar uma plumagem de plasma excessiva que desestabilize a poça fundida.

Instabilidade do Furo-Chave / Salpicos

· Causa Metalúrgica: Flutuações na cavidade de vapor (furo-chave) levam ao colapso ou ejeção do metal fundido.

· Gatilhos Específicos do Laser:

1. Densidade de potência excessiva causa vaporização violenta.

2. Contaminação cria absorção irregular.

3. Escolha inadequada ou fluxo insuficiente de gás de proteção, causando plumagem instável.

· Correções:

1. Reduza ligeiramente a densidade de potência máxima; ajuste a posição focal para obter estabilidade.

2. Certifique-se de que as superfícies estejam livres de óxidos e secas.

3. Utilize misturas com hélio para estabilizar o furo-chave em modo de penetração profunda.

Descoloração e Oxidação

· Causa Metalúrgica: O cromo no aço inoxidável oxida quando o metal quente é exposto ao oxigênio, formando uma coloração térmica que pode reduzir a resistência à corrosão.

· Gatilhos Específicos do Laser:

1. Cobertura insuficiente de gás de proteção durante e após a soldagem.

2. Temperaturas excessivas entre passes ou de resfriamento sem proteção traseira.

· Correções:

1. Aumente a proteção primária e adicione escudos traseiros para cobrir o cordão em resfriamento por 2–5 segundos.

2. Utilize gás de alta pureza (>99,99%).

3. Minimize o aporte térmico mantendo a penetração.

Distorção Excessiva

· Causa Metalúrgica: O alto coeficiente de expansão térmica do aço inoxidável amplifica até pequenas variações de temperatura, gerando tensões de contração.

· Gatilhos Específicos do Laser:

1. Feixe excessivamente potente para a espessura da junta.

2. Soldas longas e contínuas sem uma sequência equilibrada.

· Correções:

1. Reduza a entrada de calor por meio de ajustes de velocidade ou potência.

2. Sequencie as soldas para equilibrar as tensões.

3. Utilize dispositivos com fixação controlada que permitam expansão limitada sem perder o alinhamento.

Na soldagem a laser de aço inoxidável, a maioria dos defeitos decorre de uma entre quatro causas raiz: contaminação, controle inadequado do feixe, entrada de calor incorreta ou proteção insuficiente. A porosidade provém de contaminação ou aprisionamento de gás, trincas a quente de mau controle de ferrita e alta restrição, falta de fusão de penetração insuficiente, mordedura de mau alinhamento do feixe, instabilidade do keyhole por cavidades de vapor instáveis, descoloração pela exposição ao oxigênio e deformação por desequilíbrio térmico. A correção é sempre direcionada: elimine a causa raiz, não apenas o sintoma, abordando a preparação, os parâmetros e a entrega do gás de proteção.