Soldagem a laser revoluciona a construção em aço

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/04/2022

O feixe de laser é posicionado na junção entre as duas bordas a serem soldadas e um fio metálico é inserido à frente do laser.
[Imagem: Fraunhofer IWS]

Inovação em soldagem

Dificilmente você verá alguma estrutura de aço - de navios e pontes a torres eólicas - que não tenha centenas de metros de solda.

As soldas têm melhorado muito, mas elas ainda não são perfeitas.

Veja, por exemplo, o caso das soldagens mais usadas industrialmente em grandes estruturas, como as MIG/MAG (Metal Inert Gas/Metal Active Gas) e a soldagem a arco submerso: Devido à baixa intensidade do arco, grande parte da energia gasta não é realmente utilizada no processo de soldagem, sendo perdida para o componente na forma de calor.

Além disso, a energia necessária para o tratamento pós-soldagem é muitas vezes de magnitude semelhante à necessária para o próprio processo de soldagem.

"Esses processos de uso intensivo de energia causam danos térmicos significativos ao material e resultam em severa distorção da estrutura, o que exige um trabalho de retificação muito caro," explicou o professor Dirk Dittrich, do Instituto Fraunhofer de Tecnologia de Materiais, na Alemanha.

A boa notícia é que a equipe do professor Dittrich acaba de desenvolver uma alternativa energeticamente mais eficiente usando laser.

Corpo de prova da nova tecnologia.
[Imagem: Fraunhofer IWS/René Jungnickel]

Soldagem multipasso de fenda estreita a laser

Na nova técnica, um laser é posicionado na junção entre as duas bordas das chapas a serem soldadas, enquanto um metal de preenchimento é adicionado. A energia do feixe de laser derrete as bordas das peças, bem como o fio de metal, que então preenche o vazio entre as duas peças e cria uma costura de solda de alta qualidade.

O processo pode ser usado para soldar configurações típicas de juntas na construção em aço. No processo atual, as bordas da chapa são cortadas a plasma e a junta às vezes tem folgas de até dois milímetros de largura, que o processo de soldagem a laser pode preencher de forma confiável.

Ao soldar uma placa de alma (junta em T) ou uma junta de topo, o processo garante que a junta fique completa, ou seja, que as duas partes sejam unidas em toda a área de contato. Na construção convencional em aço, isso nem sempre é 100% garantido devido ao processo utilizado, e há limites tecnológicos, principalmente quando se utilizam juntas em T.

Seções transversais de uma junta de topo e uma junta em T soldadas com a nova técnica.
[Imagem: Fraunhofer IWS]

Ganhos em eficiência, qualidade e tempo

O ganho em eficiência ocorre porque a alta intensidade do feixe de laser garante que a entrada de energia seja altamente localizada no ponto de soldagem, enquanto as áreas circundantes do componente permanecem relativamente frias.

"Dependendo do componente, podemos reduzir a entrada de energia para o componente durante a soldagem em até 80% e podemos reduzir o consumo de material de enchimento em até 85%, em comparação com os processos convencionais de arco," disse Dittrich. "Além disso, não foi necessário realizar um processo de retificação no componente estudado. Como resultado, podemos reduzir o tempo e os custos de produção, processar materiais de aço de alta resistência e melhorar significativamente o balanço de CO₂ de toda a cadeia produtiva."

Outra vantagem é que o tempo de soldagem é reduzido entre 50 e 70%.

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