SCH – Sociedade de Comércio de Soldadura Helvética, Lda
Cobre e Ligas de Cobre
O cobre é um metal com algumas
propriedades importantes, sendo as principais
a sua elevada condutividade eléctrica, a sua
elevada condutibilidade térmica, a sua
excelente resistência à corrosão, e a sua
facilidade de fabrico a quente ou a frio.
O cobre também é dúctil e maleável e tem um
ponto de fusão relativamente baixo em pouco
mais de 1080°C.
Os três graus comerciais de base de cobre
disponíveis são:
 Resistente cobre passo, contendo até
0,1% de oxigénio;
 O fósforo desoxidado (DOP) de cobre,
contendo até 0,04% de fósforo;
 Cobre livre de oxigénio, não contendo
desoxidantes.
O grau de fósforo desoxidado foi
originalmente desenvolvido para superar os
problemas encontrados quando se realiza
uma soldadura difícil com passos de cobre. É
agora utilizado o grau soldável comercial
padrão para vasos de pressão e radiadores. Os
graus livres de oxigénio têm uma
condutividade eléctrica significativamente
mais elevada do que as classes que contêm
oxigénio e, portanto, são amplamente
utilizadas como condutores eléctricos.
Tipos de Cobre
composição geral, e cada grupo contém uma
gama de ligas específicas. Os principais grupos
aqui considerados são:
 Cobre não ligado
 Berílio de cobre
 Latão
 Bronzes
 Bronzes de silicone
 Bronzes de alumínio
 Níquel de cobre
Soldadura
Como já foi dito anteriormente, o cobre tem
uma condutividade térmica muito elevada e
um elevado coeficiente de expansão. Estes
fornecem
os
principais
problemas
encontrados durante a soldadura de cobre
puro. Altos níveis de entradas de préaquecimento e calor são necessários para a
soldadura por fusão. Estes, por sua vez,
podem causar problemas de distorção. Cobre
também é susceptível à fissuração a quente de
modo contenção pesado tem de ser evitado.
A condutividade térmica de muitas ligas de
cobre é relativamente baixa e a soldadura,
sem pré-aquecimento pode ser possível. No
entanto, muitas ligas vão rachar quando
soldadas prontamente se for colocado um
excesso de calor na área de soldadura, se for
levada a cabo sob restrição. Quaisquer ligas de
cobre que contenham chumbo não devem ser
soldadas.
O cobre e as suas ligas são geralmente
agrupados por tipo de composição e
identificados em normas, em número ou letra
/ número designações. No entanto, tem sido,
e ainda é, uma prática comum para se referir
ao cobre e às suas ligas pelos seus nomes
tradicionais, como latão e bronze, ao invés de
letras e denominações numéricas.
O cobre e as ligas de cobre podem ser
divididos em grupos de acordo com a
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Processo de Soldadura
O cobre e suas ligas podem ser soldados com
mais frequentemente utilizando processos de
gás inerte blindados, como o MIG e TIG. O
MMA é utilizado ocasionalmente para
soldadura de algumas ligas de cobre, e a
soldadura a gás também é utilizada em
algumas aplicações.
Os gases de proteção para soldadura TIG ou
MIG podem ser árgon puro ou misturas hélioárgon. O árgon puro tende a produzir um
perfil de penetração estreito pouco profundo.
Isto significa que são requeridos altos níveis
de pré-aquecimento para evitar defeitos de
fusão. Misturas de hélio-árgon com entre 50%
e 75% aumentam a energia disponível para a
soldadura de modo que seja conseguida uma
boa fusão a temperaturas mínimas de préaquecimento.
Processos de alta densidade de potência,
como laser e feixe de elétrons, também são
adequados para a soldadura de cobre e das
suas ligas.
Os processos de fio com núcleo de fundente e
de arco submerso não são utilizados para a
soldadura de sistemas de cobre ou liga de
cobre.
Soldadura de Cobre
Cobre sem Liga
O campo de resistência do cobre contém
oxigénio e soldar este tipo de cobre pode
resultar em porosidade do metal e fragilização
se o hidrogénio estiver presente. O oxigénio e
o hidrogénio combinados formam vapor e
“porosidade de vapor”, o que é provável
ocorrer se estes tipos de cobre forem
soldados com o processo oxi-acetileno. Os
graus livre de oxigénio e DOP de cobre têm
melhor soldabilidade do que passos difíceis de
cobre.
Os processos de soldadura mais comuns para
cobre são MIG e TIG. Metais de enchimento,
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tais como o tipo AWS A5.7 Ercu ou BS 2901-3
tipo C1A, com a adição de desoxidantes,
devem ser utilizados para controlar a
porosidade.
Em todos os cobres, o principal problema é
que o calor é rapidamente dissipado a partir
da soldadura e isso pode levar a defeitos de
fusão se não for colocado calor suficiente na
área de junção. É recomendado o préaquecimento para espessuras acima de 5mm.
Os níveis de pré-aquecimento variam entre
cerca de 200°C para 5mm e 600°C para
espessuras superiores a 20mm. São
necessários máximos de pré-aquecimento
quando se solda com gás árgon de blindagem,
mas podem ser reduzidos ou evitados forem
utilizadas misturas de hélio ou de gás, devido
ao aumento da entrada de calor fornecidos
por este tipo de gases.
Berílio de Cobre
A soldadura de berílio de cobre não é levada a
cabo extensivamente, mas quando é os
processos preferidos são MIG e TIG. Os metais
de enchimento utilizados para soldar cobres
puros são utilizados também para ligas de
berílio de cobre; metais de adição que
contenham berílio não estão disponíveis.
No entanto a soldadura pode apresentar
alguns problemas como fissuras na HAZ,
devido à presença de precipitações se o préaquecimento aplicado for insuficiente. Além
disso, o berílio oxida rapidamente se a região
do arco não estiver devidamente protegida
com gás de protecção inerte. O principal
problema aqui é que o fumo que contenha
óxido de berílio é altamente tóxico e pode
causar a morte.
A soldadura de ligas de cobre que contenham
berílio deve ser realizada com cuidado, sendo
essencial a utilização de equipamentos de
extracção de fumos e de proteção respiratória
pessoal.
Latão
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O latão não é prontamente soldável, uma vez
que a aplicação de um arco de soldadura faz
com que o zinco ferva como fumos de óxido
de zinco. O óxido de zinco pode ser
identificado durante a soldadura como fumos
brancos densos, prejudicando a visibilidade do
soldador e deixando vestígios brancos em
torno de equipamentos e acessórios. O óxido
e vapores de zinco podem causar febre se
inalados em grande quantidade.
Perda de zinco a partir da soldadura pode
afectar as propriedades do material
provocando a porosidade no metal soldado.
Para soldar latão é essencial a utilização de
soldadura TIG, com uma haste de enchimento
de bronze de silício, tais como AWS tipo A5.7.
O zinco será inevitavelmente perdido do
bronze e poderá vir a ocorrer alguma
porosidade metal, mas que pode ser mantida
com um mínimo de cuidado.
Soldadura de livre maquinagem de latão,
contendo quantidades significativas de
chumbo, não deve ser tentada, uma vez que
quase certamente irá rachar. A brasagem ou
solda de prata de latão é uma ideia melhor do
que a soldadura e pode ser levada a cabo
utilizando metais de brasagem e fluxos
apropriados.
Bronze
Os bronzes, tais como bronze fosforoso e de
canhão, não são normalmente soldados
durante o processo de fabrico, mas podem
necessitar de reparações que envolvam
soldadura ao longo do tempo. Não é o
material mais fácil de soldar e é utilizada mais
frequentemente a brasagem do que a
soldadura.
Os bronzes fosforosos são propensos a sofrer
fissuras quando soldados a quente, mas
podem ser conseguidos resultados razoáveis
utilizando MIG ou TIG com metais de adição
de cobre-estanho tais como AWS tipo A5.7. É
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necessário normalmente um pré-aquecimento
moderado, devendo ser evitado uma retenção
elevada.
Os bronzes de canhão podem também ser
soldados de modo semelhante com cuidado
(desde que não contenham chumbo), mas
fissuração a quente é uma possibilidade
distinta.
Bronzes fósforo "com chumbo" são
geralmente consideradas como não soldáveis
e a fissuração a quente resultará se forem
feitas tentativas para soldar estes materiais.
Sino do metal é muito difícil soldar porque é
duro e quebradiço e propenso a fissuração a
quente. No entanto, os sinos das igrejas
rachados foram reparados com êxito
utilizando soldadura a gás e soldadura TIG
com tiras de correspondência da composição
do metal sino como enchimento de metal.
Elevado
pré-aquecimento,
aquecimento
contínuo durante todo o processo e
arrefecimento muito lento após a soldadura
são medidas essenciais a serem adoptadas
para evitar fissuras.
Bronze de Alumínio
Os bronzes de alumínio são geralmente
soldáveis, geralmente sem pré-aquecimento
uma vez que a condutividade térmica do
bronze de alumínio é relativamente baixa. A
soldadura com eléctrodos MMA é possível,
mas os processos de soldadura MIG e TIG são
preferenciais. Quando é realizada uma
soldadura TIG com gás de proteção argon, a
utilização de corrente alternada é necessário
quebrar a película de óxido da tenaz de
alumínio, mas os eléctrodos negativos DC
podem ser utilizado como gás de proteção rico
em hélio.
São normalmente utilizados metais de
enchimento de bronze de alumínio
equivalentes na soldadura destas ligas, que
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incluem agentes de enchimento, tais como
AWS tipo A5.7.
A porosidade é provável que seja um
problema nas soldaduras multi-passe, se não
forem adoptados os procedimentos correctos
de limpeza, e de alta contenção pode induzir
fissuras.
Bronzes de Silicone
Os bronzes de silicone são razoavelmente
soldáveis, de modo que pré-aquecimento não
é geralmente necessário. Os eléctrodos MMA
estão disponíveis, mas os processos de
soldadura preferidos são MIG e TIG. Os metais
de enchimento de bronze de slicone com
cerca de 3% de silício são utilizados em
conformidade com as especificações AWS
A5.7.
Embora seja provável que se forme uma
película de óxido sobre a soldadura, é ainda
prático utilizar um eléctrodo negativo DC
quando se realizar soldadura TIG com árgon
com o gás de proteção ou com uma mistura
de hélio e árgon.
A fissuração a quente é um problema
potencial com bronzes de silicone em que o
aquecimento excessivo e a alta retenção
devem ser evitados.
Os gases de proteção argon são geralmente
preferidos para MIG e TIG, sendo este último
muitas vezes realizado com eléctrodo
negativo DC. Os gases de protecção são
utilizados para reduzir a incidência de óxidos
de superfície que podem formar sobre estes
materiais, especialmente com soldadura TIG
multi-passos.
Os contaminantes, como enxofre, fósforo e
chumbo são prejudiciais para o níquel de
cobre e são susceptíveis de causar fissuras. É
necessária uma limpeza completa destas ligas
antes de soldar.
Níquel de Cobre
As ligas de níquel de cobre são facilmente
soldáveis e podem ser soldados utilizando
processos de soldadura MMA, MIG, ou TIG,
geralmente sem pré-aquecimento. Podem ser
obtidas soldaduras de alta qualidade com
todos estes processos. Os eléctrodos e metais
de enchimento em conformidade com 70/30
de níquel de cobre estão prontamente
disponíveis. Estes estão em conformidade com
as especificações tipo AWS A5.7.
Os enchimentos para níquel de cobre
geralmente incluem titânio como desoxidante,
para evitar a formação de porosidade.
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