Definição de defeito por respingos: Respingos em soldagem referem-se às gotas de metal fundido ejetadas da poça de fusão durante o processo de soldagem. Essas gotas podem cair sobre a superfície de trabalho circundante, causando rugosidade e irregularidades na superfície, e também podem causar perda de qualidade da poça de fusão, resultando em amassados, pontos de explosão e outros defeitos na superfície da solda que afetam as propriedades mecânicas da mesma.
O termo "respingo" em soldagem refere-se às gotas de metal fundido ejetadas da poça de fusão durante o processo de soldagem. Essas gotas podem cair sobre a superfície de trabalho circundante, causando rugosidade e irregularidades, além de comprometer a qualidade da poça de fusão, resultando em amassados, pontos de explosão e outros defeitos na superfície da solda que afetam suas propriedades mecânicas.
Classificação Splash:
Pequenos respingos: Gotículas de solidificação presentes na borda da junta de solda e na superfície do material, afetando principalmente a aparência e sem impacto no desempenho; geralmente, o limite para distinção é que a gotícula seja menor que 20% da largura de fusão da junta de solda;
Grandes respingos: Há perda de qualidade, manifestada como amassados, pontos de explosão, reentrâncias, etc., na superfície do produto.cordão de solda, o que pode levar a tensões e deformações desiguais, afetando o desempenho da solda. O foco principal está nesses tipos de defeitos.
Processo de ocorrência de respingos:
O fenômeno de respingo se manifesta como a injeção de metal fundido na poça de fusão em uma direção aproximadamente perpendicular à superfície do líquido de soldagem, devido à alta aceleração. Isso pode ser claramente observado na figura abaixo, onde a coluna de líquido sobe da massa fundida e se decompõe em gotículas, formando respingos.
cena de ocorrência de respingo
Soldagem a laseré dividida em soldagem por condutividade térmica e soldagem por penetração profunda.
A soldagem por condução térmica praticamente não gera respingos: esse processo envolve principalmente a transferência de calor da superfície do material para o seu interior, sem praticamente nenhum respingo durante o processo. Não há evaporação significativa de metal nem reações metalúrgicas físicas.
A soldagem por penetração profunda é o principal cenário em que ocorrem respingos: nesse processo, o laser atinge diretamente o material, transferindo calor através de orifícios, e a reação é intensa, tornando-se o principal cenário de ocorrência de respingos.
Como mostrado na figura acima, alguns pesquisadores utilizam fotografia de alta velocidade combinada com vidro transparente resistente a altas temperaturas para observar o movimento do orifício durante a soldagem a laser. Constatou-se que o laser incide basicamente na parede frontal do orifício, empurrando o líquido para baixo, contornando-o e atingindo a extremidade da poça de fusão. A posição de incidência do laser dentro do orifício não é fixa, e o laser encontra-se em um estado de absorção de Fresnel. Na verdade, trata-se de um estado de múltiplas refrações e absorções, que mantém a presença do líquido na poça de fusão. A posição da refração do laser durante cada processo varia com o ângulo da parede do orifício, fazendo com que este entre em um estado de movimento de torção. A área irradiada pelo laser funde, evapora, sofre forças e se deforma, gerando uma vibração peristáltica que a impulsiona para a frente.
A comparação mencionada acima utiliza vidro transparente de alta temperatura, que na verdade é equivalente a uma vista em corte transversal da poça de fusão. Afinal, o estado de fluxo da poça de fusão é diferente da situação real. Portanto, alguns pesquisadores têm utilizado a tecnologia de congelamento rápido. Durante o processo de soldagem, a poça de fusão é congelada rapidamente para obter o estado instantâneo dentro do orifício. Pode-se observar claramente que o laser atinge a parede frontal do orifício, formando um degrau. O laser atua sobre esse sulco do degrau, empurrando a poça de fusão para baixo, preenchendo a abertura do orifício durante o movimento de avanço do laser e, assim, obtendo-se o diagrama aproximado da direção do fluxo dentro do orifício da poça de fusão real. Como mostrado na figura à direita, a pressão de recuo do metal gerada pela ablação a laser do metal líquido impulsiona a poça de fusão líquida a contornar a parede frontal. O orifício se move em direção à extremidade da poça de fusão, jorrando para cima como uma fonte a partir da parte traseira e impactando a superfície da poça de fusão na extremidade. Ao mesmo tempo, devido à tensão superficial (quanto menor a temperatura da tensão superficial, maior o impacto), o metal líquido na poça de fusão da cauda é puxado pela tensão superficial em direção à borda da poça de fusão, solidificando-se continuamente. O metal líquido que pode ser solidificado posteriormente circula de volta para a cauda do orifício, e assim por diante.
Diagrama esquemático da soldagem a laser de penetração profunda com orifício de fechadura: A: Direção da soldagem; B: Feixe de laser; C: Orifício de fechadura; D: Vapor metálico, plasma; E: Gás protetor; F: Parede frontal do orifício de fechadura (retificação pré-fusão); G: Fluxo horizontal do material fundido através do orifício de fechadura; H: Interface de solidificação da poça de fusão; I: Trajetória do fluxo descendente da poça de fusão.
Resumo:
O processo de interação entre o laser e o material: O laser atua na superfície do material, produzindo intensa ablação. O material é inicialmente aquecido, fundido e evaporado. Durante o intenso processo de evaporação, o vapor metálico move-se para cima, exercendo uma pressão de recuo descendente sobre a poça de fusão, resultando na formação de um orifício. O laser penetra nesse orifício e passa por múltiplos processos de emissão e absorção, resultando em um suprimento contínuo de vapor metálico que mantém o orifício. O laser atua principalmente na parede frontal do orifício, e a evaporação ocorre principalmente nessa parede. A pressão de recuo empurra o metal líquido da parede frontal do orifício, fazendo com que ele se mova ao redor do orifício em direção à extremidade da poça de fusão. O líquido, movendo-se em alta velocidade ao redor do orifício, impacta a poça de fusão para cima, formando ondas elevadas. Em seguida, impulsionado pela tensão superficial, ele se move em direção à borda e se solidifica nesse ciclo. O respingo ocorre principalmente na borda da abertura em forma de fechadura, e o metal líquido na parede frontal contorna a abertura em alta velocidade, atingindo a poça de metal fundido na parede traseira.
Data da publicação: 19 de junho de 2024
