A SOLDAGEM ALUMINOTÉRMICA

INTRODUÇÃO

A soldagem aluminotérmica (Thermit Welding – TW) surgiu em 1898, quando o químico alemão Hans Goldschmidt descobriu que a reação exotérmica entre o pó de alumínio e um óxido metálico poderia ser iniciada por uma fonte de calor externa provocando elevadas temperaturas e grandes quantidades de calor. Desde então esse processo tem sido bastante utilizado em aplicações específicas onde os processos tradicionais não conseguem atuar por não possuir a flexibilidade e as condições adequadas para a realização de solda em campo como a aluminotermia possui.

CARACTERÍSTICAS DESSE PROCESSO

Esse processo não tem nenhuma relação com outros processos já existentes, pois ele é baseado entre materiais não ferrosos, ferrosos e alumínio. Possui a vantagem de ter a sua reação autossutentada com ou sem pressão.

A reação aluminotérmica acontece de acordo com a seguinte equação:

• óxido de metal +alumínio(pó) + óxido de alumínio + metal + calor.

A reação só é iniciada e finalizada, se a semelhança do oxigênio com o redutor for maior do que a semelhança do oxigênio como o óxido do metal a ser reduzido.

O calor originado pela reação exotérmica resulta em um produto líquido composto por metal e óxido de alumínio, se a densidade da escória for maior do que a densidade do metal elas se separam imediatamente.

Segue abaixo uma tabela com algumas reações e suas energias térmicas produzidas segundo AWS Welding Handbook –2:

ÓXIDOS METÁLICOS + ALUMÍNIO → METAL + ÓXIDO DE AL + CALOR(KJ)

3Fe3O4 8Al 9Fe + 4Al2O3 H = 3350kj

3FeO 2Al 3Fe + Al2O3 H = 880kj

Fe2O3 2Al 2Fe + Al2O3 H = 850kj

3CuO 2Al 3Cu + Al2O3 H + 1210kj

3Cu2O 2Al 6Cu + Al2O3 H + 1060kj

A reação 3Fe3O4 + 8Al → 9Fe + 4Al2O3 : H = 3350kj(3100°C) é a mais usada, pois as harmonias

das misturas geralmente são de cerca de três partes em peso de óxido de ferro a uma parte de alumínio sendo que a temperatura teórica fornecida por esta reação é de cerca de 3100° C.

Essa temperatura é diminuída por perdas de calor no cadinho, radiação e também por auxílio de não reagentes adicionados à mistura para se chegar à temperatura de 2480°C. A temperatura não pode ser muito baixa, pois a escória do alumínio se solidifica a 2040°C. Alguns aditivos são usados para baixar a temperatura e aumentar a fluidez na solidificação da escória e em alguns casos, quando necessário adiciona-se elementos de liga ao metal de adição para uma melhor propriedade mecânica.

Conforme citado acima a soldagem aluminotérmica possuem vantagens e desvantagens em seu processo, que são:

VANTAGENS

• Flexibilidade na soldagem de campo;

• Tempo de execução curto;

• Dispensa uso de energia elétrica e uso de equipamentos;

• Utilizados em processos de alto grau de complexidade;

• Solda feita em qualquer posição, com paredes suficientes no cadinho para o metal escorrer rapidamente;

DESVANTAGENS

• Necessidades de cuidados especiais com a segurança e o local;

• Moldes específicos para cada aplicação;

• Necessidade de um preaquecimento.

APLICAÇÃO

A soldagem aluminotérmica possuem diversas aplicações industriais, onde somente o calor da reação é aproveitado. Atualmente vem sendo também utilizada na indústria naval e em construção civil na união de barras e em reparos.

Abaixo temos algumas aplicações:

• Soldagem de trilhos de ferrovias.

A soldagem de trilhos é uma das aplicações mais importantes nesse processo, principalmente no exterior onde a malha ferroviária é bastante extensa.

• Soldagens de cabos e fios elétricos.

A soldagem em cabos e fios elétricos é importante, mas é restringida a alguns casos, da conexão de cobre para a qual a simples conexão mecânica não oferece as particularidades elétricas esperadas. Na soldagem de cabos elétricos, os moldes são feitos de grafite e podem ser reutilizados muitas vezes. As partes precisam ser cuidadosamente limpas, com fluxo de material adequado para remoção de resíduos.

• Soldagens de reparos.

As soldagens de reparos não podem ser repetidas, precisando sempre de moldes novos para cada aplicação. Esta aplicação tem sido empregada na indústria naval e em siderurgia.

• Soldagens de reforço de barras.

É uma boa alternativa para emendar ou unir duas barras. O reforço sucessivo das barras admite o projeto de colunas ou feixes menores em seção quando confrontado a barras não soldadas.

• Tratamento térmico de soldas (sem soldagem propriamente dita).

Apenas produz o calor em ligas de aços, com a temperatura sendo ajustada pela escolha