SOLDAGEM DE COBRE E SUAS LIGAS
Autor: Fabiano Cardoso | Publicado: 2012-08-31T22:04:00-03:00




INTRODUÇÃO

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; Cobre e suas ligas são o terceiro metal mais utilizado no mundo, atrás apenas dos aços e alumínio. Suas principais características são:
•	 Elevada condutividade elétrica (depois da prata, é o metal que melhor conduz
•	eletricidade).
•	 Elevada condutividade térmica.
•	 Boa resistência à corrosão causada por água salgada, produtos químicos e alimentos em geral.
•	 Elevada resistência mecânica e à fadiga.
•	 Densidade de 8,94 g/cm- (um pouco acima da do aço)
•	 Temperatura de fusão de aproximadamente 1083ºC.

TIPOS DE LIGAS DE COBRE
Os principais grupos de ligas de cobre são:
•	Cobre puro – Com no mínimo 99,3% de pureza
•	Ligas com alto teor de cobre – Com até 5% de elementos de liga
•	Ligas de Cobre-zinco (Latão)
•	Ligas de Cobre-estanho (Bronze)
•	Ligas de Cobre-alumínio (Bronze Alumínio)
•	Ligas de Cobre-silício (Bronze Silício)
•	Ligas de Cobre-níquel (Cupro-Níquel)
•	Ligas de Cobre-níquel-zinco (Alpaca)

COBRE – PURO
Cobre com no mínimo 99,3% de pureza é geralmente aplicado em uma dessas três formas:
a) Cobre isento de oxigênio
b) Cobre com teor de oxigênio - as impurezas e resíduos de oxigênio podem causar porosidade e outras descontinuidades quando são soldadas ou brasadas.
c) Cobre com fósforo como agente desoxidante

LIGAS DE ALTO TEOR DE COBRE

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; É a denominação que se aplica às ligas de cobre com baixo teor de liga, ou seja, aquelas nas quais os teores de todos os elementos de liga somados não ultrapassam 5 %. Entre os cobres ligados de alta usinabilidade, podem ser relacionados o cobretelúrio (Cu-Te), o cobre-enxofre (Cu-S) e o cobre-chumbo (Cu-Pb). O cobre-telúrio, assim como o cobre-enxofre e o cobre-selênio (Cu-Se), combinam alta condutividade elétrica com boa usinabilidade. A soldagem destas ligas não é indicada, pois a solda apresenta uma maior suscetibilidade a trincas. Peças podem ser unidas por brasagem.

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; O cobre cromo (Cu-Cr), com teor de cromo por volta de 0,8 %, pode ter suas propriedades mecânicas melhoradas por tratamento térmico de solubilização e envelhecimento, endurecendo por precipitação. A soldagem ou brasagem destas ligas pode causar um superenvelhecimento das áreas expostas, resultando na degradação das propriedades mecânicas. Após a soldagem deve ser realizado um tratamento térmico completo de solubilização e envelhecimento.

LIGAS DE COBRE-ZINCO (LATÃO)

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; Nesta liga de cobre, o zinco é seu principal elemento de liga. São conhecidos também como latões. Estes são encontrados tanto na forma trabalhável como na fundida, sendo que esta não é homogênea como a forma trabalhável. O zinco aumenta tanto a resistência mecânica, dureza, ductilidade e o coeficiente de expansão térmica, como também diminui seu ponto de fusão, a densidade, o módulo de elasticidade e a condutividade térmica e elétrica. Podem conter chumbo com o objetivo de melhorar a usinabilidade. O latão pode ser dividido em dois grupos: o de baixo teor de zinco (até 20%) e alto teor de zinco (de 30 a 40 %).

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; O principal problema na soldagem do latão é o de que ele não pode ser soldado com processo elétrico, pois o calor do arco é muito alto, fazendo com que o Zn funda primeiro ocorrendo a perda do elemento na forma de gás. Deve-se usar o processo de&nbsp;brasagem.

LIGAS DE COBRE-ESTANHO (BRONZE)

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; Esta liga de cobre contém estanho (entre 1 a 10%) como principal elemento de liga. Estas ligas podem ser encontradas tanto na forma trabalhável como fundida, que&nbsp;pode conter até 12 % de estanho. Este aumenta significativamente sua resistência mecânica e sua dureza, enquanto reduz seu ponto de fusão, densidade e condutividades térmica e elétrica. Entretanto, as propriedades mecânicas podem ser melhoradas com a adição de até 0,4 % de fósforo, o qual também atua como agente desoxidante, originando o chamado bronze fosforoso.

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; São suscetíveis as fissuras à quente quando se encontra em uma superfície solicitada. Deve-se evitar um pré-aquecimento elevado, uma alta imposição de calor e um resfriamento lento, pois, o seu amplo intervalo de solidificação, causa porosidade por contração térmica.


LIGAS DE COBRE-ALUMÍNIO (BRONZE-ALUMÍNIO)

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; A composição dessa liga contém principalmente alumínio (entre 3 a 15%), porém outros elementos também estão presentes em quantidade significativa, como ferro, níquel e manganês. O alumínio reduz o ponto de fusão, a condutividade elétrica e térmica, além da reduzir a densidade de modo muito significativo. É utilizada eralmente para revestimento. É excelente para aumentar a resistência de superfícies&nbsp;sujeitas a desgaste mecânico e por corrosão.

LIGAS DE COBRE-SILÍCIO (BRONZE-SILÍCIO)

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; São encontradas na forma trabalhável e fundida. Esta liga é de grande importância na indústria, pois apresenta uma sua boa soldabilidade, elevada resistência mecânica e à corrosão. O silício aumenta seu limite de resistência à tração, dureza e a taxa de trabalho a frio. Ao mesmo tempo reduz o ponto de fusão, a densidade e as condutividades térmica e elétrica. É excelente para aço comum e galvanizado assim como outros aços revestidos. O principal fator a ser considerado durante a soldagem deste material é o intervalo de temperaturas, entre 800 e 950 ºC, no qual ocorre fragilidade a quente. Portanto, o resfriamento neste intervalo deve ser o mais rápido possível.

LIGAS DE COBRE-NÍQUEL

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; O níquel é o elemento de liga em maior quantidade (de 10 a 30%) apresentando uma resistência mecânica média e uma resistência à corrosão elevada. Reduz significativamente as condutividades térmica e elétrica. Estas ligas podem ser deformadas a frio ou a quente. Tanto a liga com 20 % de níquel como as ligas com 30% de níquel resistem bem a qualquer tipo de atmosfera, a águas industriais e salgadas, assim como a muitos ácidos minerais e orgânicos. São produzidos como tubos, barras e perfis forjados.

LIGAS DE COBRE-NÍQUEL-ZINCO (ALPACA)

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; Esta liga contém zinco (entre 17 a 27%) e níquel (entre 8 a 11%) como principais elementos de liga. Também é conhecida como alpaca. O níquel faz com que esta liga tenha uma aparência semelhante à da prata e aumenta tanto a resistência mecânica como à corrosão. Entretanto, algumas dessas ligas estão sujeitas a dezincificação, que é um ataque corrosivo preferencial que leva à oxidação e eliminação do zinco presente no latão, deixando-as suscetíveis a trincas quando submetidas à corrosão sob tensão.

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; Esta liga apresenta boa ductilidade e excelente resistência ao desgaste por fricção.Também podem ser trabalháveis e encruadas quando submetidas a tratamento.&nbsp;

APLICAÇÕES

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; O Cobre e suas ligas encontram aplicações nos mais diversos setores: construção civil, elétrica, automobilística, arquitetura, sistemas de aquecimento, painéis para absorção de energia solar, trocadores de calor, contatos elétricos, canos, válvulas, eletroeletrônica, mecânica, condução de fluídos, objetos decorativos, bélica, mineração, construção naval e exploração petrolífera, entre outras. Emprega-se cobre principalmente na transmissão elétrica e na telefonia. Suas propriedades elétricas são melhor aproveitadas quando é empregado em estado puro,&nbsp;mas as propriedades mecânicas e a resistência à corrosão são melhores nas ligas com zinco, estanho, chumbo, níquel, etc.

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;As numerosas ligas de cobre são utilizadas na maioria das indústrias, em conseqüência da variedade de suas propriedades: os latões (ligas de cobre e zinco), uma das principais ligas de cobre, são moldados e trabalhados facilmente (barras, perfilados, laminados). Os bronzes (ligas de cobre e estanho) têm boas qualidades de&nbsp;fundição, associadas a suas características mecânicas de atrito (fundições, peças mecânicas); os cupro-alumínios assim como os cuproníqueis resistem bem à oxidação&nbsp;e a certos agentes corrosivos.

SOLDABILIDADE DO COBRE E SUAS LIGAS

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; Em princípio, todos os processos normalmente utilizados para o aço doce podem ser empregados na soldagem do cobre e suas ligas. Entretanto devido às diferentes características físicas e metalúrgicas das ligas de cobre, devem-se selecionar cuidadosamente os processos, em função das propriedades específicas de cada tipo de liga.

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; Processos de soldagem como MIG, TIG, Oxi-combustível e Brasagem são os mais usuais na soldagem do cobre e suas ligas, lembrando que quando é realizada a soldagem, é importante a determinação da área onde o calor será imposto, pois são materiais com alta condutividade térmica.

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; A soldabilidade varia conforme a pureza do cobre. Uma quantidade considerada de oxigênio no cobre pode promover porosidade e deixar a zona termicamente afetada&nbsp;sujeita a fissuras. O fósforo como agente desoxidante apresenta melhor soldabilidade, sendo que a porosidade pode ser evitada usando metais de adição com agentes desoxidantes, como alumínio, manganês, silício, fósforo e titânio.

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; A soldabilidade varia consideravelmente entre as ligas de cobre e cuidados devem ser tomados para garantir que os procedimentos de soldagem sejam utilizados de forma correta para cada liga em particular, a fim de reduzir os riscos de ocorrer defeitos na soldagem.

ESCOLHA DA LIGA

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; A liga a ser utilizada depende muito do metal base a ser usado, esta relacionado também da solicitação que o conjunto soldado sofrerá, da resistência à corrosão desejada, temperatura de serviço e se é economicamente viável.

Para uma melhor seleção de metal de adição para soldagem de ligas cobre pode-se&nbsp;usar a tabela Anexo I.

PROJETOS DE JUNTAS E CHANFROS

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; Para a soldagem do cobre e suas ligas é recomendado a utilização de juntas de topo e chanfros que podem ser do tipo I, V, U, duplo V e duplo U. Devido à alta condutividade térmica do cobre, as juntas são maiores do que as utilizadas para aço,&nbsp;permitindo assim uma fusão e penetração adequadas.