Soldagem por fusão vs soldagem de estado sólido: diferença e comparação

Principais lições

1. A soldagem por fusão envolve a fusão dos metais básicos que estão sendo unidos, enquanto a soldagem no estado sólido não derrete os metais básicos. Técnicas de soldagem por fusão como MIG, TIG e soldagem eletromagnética derretem os metais usando um arco ou chama para formar uma poça de fusão que esfria em uma junta. Assim como a agitação por fricção e a soldagem ultrassônica, a soldagem no estado sólido cria uma ligação por meio de extrema pressão e fricção sem derreter.
2. As soldas de fusão têm maior resistência e flexibilidade em comparação com as soldas de estado sólido. O metal derretido e misturado na poça de fusão cria uma ligação metalúrgica e uma junta homogênea. As soldas no estado sólido têm menos mistura de metais originais, resultando em menor resistência da junta.
3. A soldagem no estado sólido é vantajosa para materiais sensíveis a altas temperaturas, como alumínio e magnésio. A falta de fusão permite maior controle sobre a zona afetada pelo calor e evita problemas como alteração da composição da liga, porosidade e fragilização. A soldagem por fusão pode alterar os elementos de liga na área de solda, levando à fraqueza.

O que é soldagem por fusão?

A soldagem por fusão é um tipo de processo de soldagem que envolve a união de duas ou mais peças de metal, derretendo-as na junta e permitindo que se solidifiquem em uma peça única e contínua. O termo “fusão” refere-se à fusão e mistura dos materiais de base para criar a junta de solda.

Na soldagem por fusão, uma fonte de calor é aplicada aos materiais para aumentar sua temperatura até o ponto onde eles fundem. Dependendo do método específico de soldagem, esta fonte de calor pode ser uma chama aberta, um arco elétrico, um laser ou um feixe de elétrons. Uma vez fundidos, os materiais são reunidos e, quando esfriam e solidificam, formam uma ligação robusta e metalúrgica.

O que é soldagem em estado sólido?

A soldagem no estado sólido é um grupo de processos de soldagem que criam uma ligação entre dois materiais sem derretê-los até o estado totalmente líquido. Ao contrário da soldadura por fusão, onde os materiais de base são derretidos para formar uma soldadura, a soldadura no estado sólido consegue a ligação através de uma combinação de pressão, temperatura e tempo, tudo dentro da fase de estado sólido dos materiais envolvidos. Este processo também é conhecido como “ligação de estado sólido” ou “junção de estado sólido”.

A ausência de fusão total na soldagem no estado sólido tem diversas vantagens, incluindo a preservação das propriedades do material e a união de materiais diferentes que podem não ser compatíveis com os métodos tradicionais de soldagem por fusão. O processo ocorre em temperaturas abaixo do ponto de fusão dos materiais originais, o que reduz o risco de introdução de defeitos e permite um controle preciso do processo de colagem.

Diferença entre soldagem por fusão e soldagem de estado sólido

1. A diferença fundamental está no estado dos materiais de base durante o processo de soldagem. Na soldagem por fusão, os materiais são aquecidos até o estado fundido e totalmente derretidos na junta, formando uma fusão dos materiais originais. Em contraste, a soldagem no estado sólido consegue a ligação sem derreter os materiais até um estado totalmente líquido, preservando as propriedades originais do material.
2. A soldagem por fusão requer temperaturas relativamente altas para derreter os materiais de base e criar a junta de solda. Na soldagem no estado sólido, a temperatura é mais baixa, pois o processo depende de aquecimento localizado por fricção, vibrações ultrassônicas ou outros métodos, sem atingir o ponto de fusão dos materiais.
3. A soldagem por fusão pode causar distorções significativas e tensões residuais nos componentes soldados devido às altas temperaturas envolvidas. Por outro lado, a soldagem no estado sólido produz menores níveis de distorção e tensão residual, pois ocorre em temperaturas mais baixas e com menor aporte térmico.
4. A soldagem por fusão produz uma junta contínua e homogênea com uma fusão completa dos materiais de base. A qualidade da junta pode variar na soldagem de estado sólido dependendo do processo específico utilizado. Alguns métodos de soldagem no estado sólido, como a soldagem por fricção e mistura, podem criar juntas com excelentes propriedades mecânicas e defeitos mínimos, enquanto outros podem ter limitações em aplicações específicas.
5. A soldagem por fusão é adequada para unir materiais semelhantes com pontos de fusão compatíveis. No entanto, pode ser um desafio soldar materiais diferentes de forma eficaz devido às suas diferentes propriedades térmicas. Por outro lado, a soldagem no estado sólido oferece vantagens na união de materiais dissimilares, pois evita a fusão total, permitindo a ligação de materiais com características significativamente diferentes.

Comparação entre soldagem por fusão e soldagem de estado sólido

Parâmetro de Comparação	Soldagem por Fusão	Soldagem em Estado Sólido
Entrada de calor	Alta entrada de calor, leva à fusão completa dos materiais	Menor entrada de calor, reduzindo o risco de distorção e preservando as propriedades do material
Força conjunta	Junta geralmente forte devido à fusão completa dos materiais	Juntas fortes, especialmente em certos processos de estado sólido
Aplicabilidade a diferentes	Desafiador soldar materiais diferentes devido às diferenças nos pontos de fusão	Vantajoso para unir materiais diferentes com propriedades diferentes
Mudanças Metalúrgicas	Pode causar alterações metalúrgicas e zonas afetadas pelo calor	Mudanças metalúrgicas mínimas ou nenhuma, uma vez que não ocorre fusão completa
Defeitos articulares	Propenso a defeitos como porosidade, rachaduras e inclusões	Geralmente produz menos defeitos devido à menor entrada de calor e processo controlado

Referências

1. https://www.cambridge.org/core/journals/mrs-bulletin/article/phenomenological-modeling-of-fusion-welding-processes/04984333CB143DBF4886530F36102D5E
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924013617304181

Última atualização: 27 de agosto de 2023