01 Introdução
A liga de alumínio 5A06 é amplamente utilizada nas indústrias automotiva, aeroespacial e de vasos de pressão devido à sua alta resistência e excelente resistência à corrosão. No entanto, sua alta condutividade térmica, baixa viscosidade e alta refletividade tornam a soldagem a laser um desafio, muitas vezes levando a baixa conformabilidade e graves defeitos de porosidade. Em comparação com a soldagem a laser único ou MIG, a soldagem híbrida a laser{4}}MIG demonstra acoplamento de energia superior, estabilidade da poça fundida e conformabilidade, melhorando a penetração profunda e a resistência à porosidade. No entanto, para a liga de alumínio 5A06, a evaporação do magnésio e as alterações na solubilidade do hidrogênio ainda levam a problemas significativos de porosidade, necessitando de mais investigações sobre os mecanismos de formação de poros e otimização do processo. Este estudo concentra-se na liga de alumínio 5A06 com 6,9 mm de espessura, analisando a microestrutura, distribuição de porosidade, mecanismos de formação de poros e variações de microdureza de juntas soldadas sob soldagem híbrida. Também explora combinações adequadas de velocidade de soldagem e potência do laser.
02 Visão geral
A pesquisa analisa sistematicamente as características estruturais e os problemas de porosidade de juntas de liga de alumínio 5A06 com 6,9 mm de espessura sob soldagem híbrida MIG-a laser. Revela que a velocidade de soldagem é o parâmetro chave que afeta a conformabilidade, a taxa de porosidade e o desempenho mecânico. O estudo identifica a porosidade como o defeito primário, causado por dois fatores principais: precipitação do gás hidrogênio durante a rápida solidificação e evaporação do magnésio em altas temperaturas formando bolhas. Esses poros estão concentrados principalmente na metade superior da solda. A presença de poros reduz significativamente a dureza das articulações. Embora o engrossamento dos grãos cause amolecimento na zona-afetada pelo calor (HAZ), o amolecimento na zona de solda (WB) é principalmente devido aos poros. A pesquisa destaca que a porosidade tem um impacto muito maior na redução da dureza do que o engrossamento dos grãos, com a dureza local caindo para até 29% do valor médio. Diferentes velocidades de soldagem foram comparadas: muito baixa (2 m/min) resultou em agregação de poros e baixa dureza, enquanto muito alta (3,5 m/min) levou a poros induzidos pelo processo na raiz da solda. A velocidade ideal de soldagem foi de 3 m/min, o que alcançou poros finos e uniformemente distribuídos, boa penetração e maior dureza.
03 Figuras e Análise
A Figura 1 ilustra a morfologia macroscópica das soldas sob diferentes parâmetros de processo. Uma boa penetração foi alcançada em velocidades entre 2 e 3,5 m/min, com formação de solda completa e sem rachaduras, destacando a eficácia da soldagem híbrida-MIG a laser em comparação com apenas MIG.
A Figura 2 mostra as características microestruturais das juntas soldadas, incluindo zona de solda (WB), zona-afetada pelo calor (HAZ) e metal base (BM). A zona de solda consiste principalmente de dendritos equiaxiais, com grãos em transição de colunares para equiaxiais perto da linha de fusão. Poros metalúrgicos de 29–52 μm foram observados no WB.
A Figura 3 apresenta a distribuição dos poros nas diferentes regiões. Os poros na solda superior (Região A) são principalmente metalúrgicos, formados devido à obstrução do escape de bolhas durante a solidificação.
A Figura 4 mostra a distribuição da microdureza nas juntas soldadas. Tanto o WB quanto o HAZ exibiram amolecimento, com os poros exercendo maior influência na redução da dureza do que o engrossamento dos grãos. Velocidades de soldagem mais altas aumentaram a dureza média, com dureza ligeiramente maior observada nas regiões superiores da solda.
04 Conclusão
Este estudo sobre juntas de liga de alumínio 5A06 com 6,9 mm de espessura sob soldagem híbrida MIG-a laser fornece as seguintes conclusões:
1. A soldagem híbrida MIG-a laser atinge boa penetração entre 2–3,5 m/min, melhorando significativamente a qualidade da solda.
2. Os poros concentram-se principalmente na região superior da solda, causados pela precipitação de hidrogênio e evaporação de magnésio. A porosidade tem um efeito maior no amolecimento das juntas do que no engrossamento dos grãos.
3. Parâmetros ideais: potência do laser 4,5 kW e velocidade de soldagem 3 m/min, produzindo baixa porosidade, tamanho de poro pequeno e distribuição favorável de microdureza.
4. O controle adequado do processo (limpeza de superfície, gás de proteção e otimização da velocidade de soldagem) é essencial para reduzir a porosidade e melhorar o desempenho da soldagem.
Referência
Publicação original: Journal of Manufacturing Processes, https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2018.08.011
