O aço inoxidável é uma solução de material usada em uma ampla variedade de aplicações devido à sua inerente resistência à corrosão, resistência à oxidação em altas temperaturas e resistência. A união de peças separadas de aço inoxidável por meio de um processo de soldagem de alta potência é preferível a outros métodos de soldagem ou adesão em muitas aplicações automotivas, médicas, militares e aeroespaciais (MIL/AERO), porque as juntas soldadas a laser oferecem a mais alta resistência e uma variedade de outros benefícios. Estes incluem:
Pequena área HAZ:As juntas de aço inoxidável muitas vezes precisam não apenas ser fortes, mas também esteticamente limpas. O laser oferece a menor zona afetada pelo calor, ou “HAZ”. Isto também torna a soldagem a laser ideal para produtos com padrões de solda complexos ou onde a área a ser soldada é de difícil acesso. Como o feixe de laser pode ser focado com tanta precisão, há menos probabilidade de danificar, picar ou deformar as superfícies circundantes.
Processo limpo:Como a operação de soldagem a laser consiste simplesmente na fusão de metais, não há (normalmente) necessidade de materiais de enchimento e não há riscos ambientais adicionais. Muitas vezes, isso torna a soldagem a laser a opção mais econômica e ecológica. E em produtos finais, como tubos de aço inoxidável usados em dispositivos médicos e aplicações cirúrgicas, a limpeza geral do laser garante que os produtos sejam entregues livres de contaminantes e rebarbas.
Menos corrosão:Na soldagem TIG ou MIG convencional, o eletrodo usado para soldagem contém vestígios de umidade. O calor da soldagem faz com que a água se decomponha rapidamente e, ao fazê-lo, libera hidrogênio que entra no metal, fragilizando-o. Como a soldagem a laser não depende de um eletrodo para conduzir calor, não há risco de corrosão autoinfligida.
Precisão:A potência de saída, o tamanho da solda, a profundidade da solda, a velocidade da solda e o trajeto do feixe de laser na superfície do aço inoxidável são altamente controláveis. O resultado é uma solda muito precisa. As folhas mais finas de aço inoxidável também podem ser soldadas a laser devido a esse controle ideal.
Distorção térmica reduzida:Um benefício adicional da soldagem a laser do aço inoxidável é a redução da distorção térmica e das tensões residuais quando comparada às técnicas de soldagem convencionais. Isto é especialmente importante para aços inoxidáveis que têm uma expansão térmica 50% maior do que os aços carbono simples.
Automação:Outro benefício de um processo altamente controlado é que a soldagem a laser é altamente programável e robótica. Como é mais fácil de automatizar em comparação com os métodos de soldagem com gás inerte de metal (MIG)* ou gás inerte de tungstênio (TIG)*, é possível obter maior repetibilidade e rendimento mais rápido.
Compreendendo os 4 tipos de material de aço inoxidável
O aço inoxidável é descrito de acordo com a propriedade do material de cada tipo. Estas são as considerações e requisitos de soldagem a laser para cada um.
Aços inoxidáveis austeníticos
A série 300 de aço inoxidável é composta por aços inoxidáveis austeníticos. Esses aços inoxidáveis são usados em aplicações que exigem resistência à corrosão e tenacidade, e quando questões relativas à distorção térmica são consideradas. Os aços inoxidáveis da série 300 podem ser encontrados em uma ampla gama de aplicações nas indústrias de petróleo, transporte, química e geração de energia. Esses aços inoxidáveis são particularmente úteis em ambientes de alta temperatura. Esta série de aço inoxidável é adequada para soldagem a laser de onda pulsada e contínua (CW). A soldagem a laser de aço inoxidável proporciona profundidades de penetração de solda ligeiramente melhores e maiores velocidades de soldagem quando comparado aos aços de baixo carbono devido à menor condutividade térmica da maioria dos aços inoxidáveis austeníticos. As velocidades mais altas da soldagem a laser também são vantajosas na redução da suscetibilidade à corrosão causada pela precipitação de carbonetos de cromo nos limites dos grãos. A precipitação de carbonetos de cromo pode ocorrer quando a entrada de calor é muito alta durante os processos de soldagem.
Aços inoxidáveis ferríticos
A série ferrítica de aço inoxidável 400 normalmente tem pouco ou nenhum níquel e não possui uma boa soldabilidade a laser quando comparada às classes austeníticas. A soldagem a laser dos tipos de aço inoxidável ferrítico, em alguns casos, prejudica a tenacidade da junta e a resistência à corrosão. A redução na tenacidade se deve parcialmente à formação de grãos grossos na zona afetada pelo calor e à formação de martensita, que ocorre nas classes com maior teor de carbono. A zona afetada pelo calor pode ter uma dureza mais elevada devido à rápida taxa de resfriamento, o que aumenta a fragilidade.
Aços inoxidáveis martensíticos
The martensitic 400 series of stainless steel is more challenging to laser weld than the austenitic and ferritic grades. Laser welding high carbon martensitic grades (>{{0}}0,15% de carbono) pode fazer com que o material fique quebradiço na zona afetada pelo calor. Se for necessário soldar aço inoxidável martensítico com teor de carbono acima de 0,1%, o uso de um material de enchimento de aço inoxidável austenítico pode melhorar a tenacidade da solda e reduzir a suscetibilidade a trincas, mas não pode reduzir a fragilidade na zona afetada pelo calor. O pré-aquecimento do material antes da soldagem ou o revenido do material a 650-750 graus após a soldagem a laser ajudará a reduzir a fragilidade na zona afetada pelo calor.
Aços inoxidáveis duplex
Os aços inoxidáveis duplex são uma mistura de aços inoxidáveis austeníticos-ferríticos. Esses aços inoxidáveis são caracterizados por uma microestrutura bifásica contendo austenita e ferrita. As frações volumétricas de austenita e ferrita são aproximadamente iguais. Os principais elementos de liga são cromo, níquel e molibdênio. Os aços inoxidáveis duplex geralmente também são ligados com pequenas quantidades de nitrogênio. O material duplex é geralmente soldável com bons resultados.