Fio ER4043: especificações, aplicações e cláusulas de transferência

O que é o fio ER4043 e por que o conteúdo de silêncio é importante

A designação ER4043 segue o sistema de classificação de eletrodo/haste AWS: "E" indica eletrodo, "R" indica haste (funciona como ambos), "4043" o coloca na família de ligas de alumínio-silício da série 4000. O alto teor de silício – até 6% – determina fundamentalmente o comportamento do fio durante a aplicação de três maneiras:

Primeiro, o silício reduz o ponto de fusão da carga de alumínio, melhorando a fluidez e a ação umectante na poça de fusão. Uma poça de fusão 4043 flui mais facilmente em fendas de juntas e geometrias de húmus irregulares do que um enchimento com baixo teor de silício, razão pela qual o ER4043 é preferido para colocação fora de posição e para juntas com ajuste variável. Em segundo lugar, o silício estreitamente a faixa de solidificação do metal de solda – uma janela de temperatura entre líquido e sólido é reduzido, o que reduz significativamente a sensibilidade à trinca a quente (trinca por solidificação). Esta é a principal razão pela qual o ER4043 é usado em ligas da série 6xxx, como 6061, 6063 e 6082, que são suscetíveis a trincas a quentes quando soldadas com cargas que ampliam em vez de estreitar a faixa de solidificação. Terceiro, o conteúdo de silício produz uma superfície do cordão de solda mais escuro e tingido de cinza, o que é uma característica conhecida – as soldas 4043 anodizadas parecem mais escuras que o metal original, o que é relevante em aplicações arquitetônicas e decorativas onde a aparência da solda pós-anodização é importante.

ER4043 Composição Química e Propriedades Mecânicas

As tabelas a seguir apresentam os limites químicos especificados pela AWS A5.10 e as propriedades mecânicas conforme depositadas para o fio ER4043. Estes são os valores contra os quais os resultados dos testes de certificação devem ser selecionados ao qualificar um novo fornecedor.

Compatibilidade com metais básicos – Quais ligas ER4043 soldam melhor

ER4043 não é universalmente compatível com todas as ligas de alumínio. Seu alto teor de silício o torna excelente para algumas famílias de ligas e inadequada ou restrita para outras. A análise a seguir cobre as famílias de metais básicos mais comuns encontrados em trabalhos de fabricação e reparo:

• Série 6xxx (6061, 6063, 6082, 6005): O aplicativo principal para ER4043. Essas ligas contêm magnésio e silício como elementos de reforço, e sua faixa de solidificação é quase igual à carga 4043. A resistência à trinca a quente em 6061-T6 soldado com ER4043 é significativamente melhor do que com ER5356. O tratamento térmico pós-soldagem de juntas 6061 soldadas com ER4043 é possível e permite a recuperação parcial da resistência T6 – a zona de solda pode atingir aproximadamente 60–70% da resistência da base metálica após e solução de tratamento de idade.
• Série 3xxx (3003, 3004): Boa compatibilidade. ER4043 solda 3003 e 3004 sem trincas a quente, e a solda resultante tem resistência à corrosão aceitável para aplicações 3xxx típicas (dutos HVAC, trocadores de calor, utensílios de cozinha). A resistência é adequada para serviços não estruturais.
• Série 1xxx (1100, 1050, 1070): Compatível e comumente usado para alumínio 1100, onde ER4043 fornece melhor fluidez e resistência de solda mínima maior do que um enchimento 1xxx puro. Usado em equipamentos de processamento químico e de alimentos onde a resistência à corrosão do metal base é o fator determinante do projeto.
• Série 2xxx (2024, 2014, 2219): Uso restrito — ER4043 pode ser usado em 2219 com cuidado, mas a maioria das ligas 2xxx são consideradas não soldáveis ou requerem seleção de preenchimento específico. Não use em 2024 sem consultar um engenheiro de soldagem.
• Série 5xxx (5052, 5083, 5086, 5456): Não recomendado. Quando o ER4043 é depositado em ligas 5xxx contendo mais de 3% de magnésio (5083, 5086, 5456), o metal de solda resultante contém excesso de Mg2Si, que precipita nos limites dos grãos e reduz severamente a ductilidade e a resistência à corrosão. Utilize ER5356 ou ER5183 para trabalhos estruturais 5xxx.
• Série 7xxx (7005, 7039): Limitado e específico da aplicação. O ER4043 às vezes é usado em ligas soldáveis ​​​​7xxx, mas a composição com baixo teor de magnésio significa que uma zona de solda não pode responder ao suporte pós-solda de forma tão eficaz quanto as cargas com alto teor de Mg. Consulte a ficha técnica da liga.

ER4043 vs ER5356 – Escolhendo o fio certo para sua aplicação

Os dois fios de soldagem de alumínio mais comuns são ER4043 e ER5356, e a seleção entre eles é uma das decisões mais frequentemente mal tratadas na fabricação de alumínio. Eles não são intercambiáveis ​​e a escolha correta tem efeitos significativos na fissuração, na resistência e no desempenho em serviço.

A regra de decisão prática: use ER4043 ao soldar ligas 6xxx onde o risco de trincas é a principal preocupação, onde a solda sofrerá serviço de temperatura elevada ou onde o tratamento térmico pós-soldagem for planejado. Utilize ER5356 quando a base metálica para uma liga estrutural 5xxx, quando para necessidade de resistência máxima conforme depositada ou quando a correspondência de núcleos pós-anodização for importante por razões estéticas.

Parâmetros de soldagem MIG para fio ER4043

O fio ER4043 está disponível em diâmetros de carretel MIG padrão de 0,030 pol. (0,8mm), 0,035 pol. (0,9mm), 0,047 pol. (1,2mm) e 1/16 pol. (1,6mm). A seleção do diâmetro do fio é determinada pela espessura da base metálica e pela faixa de amperagem da máquina de solda. As seguintes seções são pontos de partida para operação em posição plana e horizontal em base metálica 6061-T6 limpa:

Principais requisitos do processo que transferem a soldagem MIG de aço e devem ser observados com ER4043:

• Utilize gás de proteção 100% argônio: Sem CO2 ou gases misturados – o CO2 oxida violentamente o alumínio e produz uma solda contaminada. Argônio puro a um vazão de 35–50 CFH (17–24 L/min) é padrão para a maioria das aplicações MIG. Para volumes de juntas maiores ou condições externas com muito vento, aumente para 55–60 CFH.
• Use um forro MIG de Teflon ou nylon: A superfície macia e de baixo atrito do fio ER4043 faz com que ele se aninhe e fique preso em revestimentos de aço padrão. Um revestimento de Teflon classificado para fio de alumínio é obrigatório para uma alimentação confiável do fio, especialmente para fios com mais de 2,4 m (8 pés). Substitua a ponta de contato com frequência – o alumínio é mais macio que o aço e desgasta a abertura oval da ponta mais rapidamente.
• Empurre o ângulo, não atraia: O MIG de alumínio deve ser executado com uma técnica de empurrão (forehand) - a arma inclinada de 10 a 15 graus na direção do deslocamento. Um ângulo de arrasto (backhand) retém o gás de proteção argônio atrás da poça de fusão, causando porosidade e inclusões de oxidação no cordão.
• Pré-limpe agressivamente: O óxido de alumínio forma-se imediatamente em qualquer superfície exposta e tem um ponto de fusão de 2.072°C — muito acima do ponto de fusão do metal base (660°C). Escove a junta com uma escova de aço inoxidável (dedicada apenas ao alumínio - nunca ao aço carbono) e, em seguida, limpe com acetona imediatamente antes da soldagem. Não toque na superfície limpa com as mãos desprotegidas.
• Pré-aquecimento para pedras grossas: Em base metálica acima de 6 mm de espessura, pré-aqueça até 100–150°C (212–302°F) para reduzir o gradiente térmico e evitar a porosidade causada pela rápida solidificação da zona externa de solda antes que a piscina esteja totalmente desgaseificada. Não exceda 180°C em ligas 6xxx na condição T6 – o envelhecimento excessivo começa acima desta temperatura e reduz a resposta ao tratamento térmico.

Soldagem TIG com pressa ER4043 - Técnica e tamanhos de pressa

Como uma classificação "ER" (eletrodo/haste), Fio ER4043 também é fornecido como TIG de comprimento cortado, normalmente em Comprimentos de 36 polegadas (914 mm) em diâmetros de 1/16 pol., 3/32 pol. e 1/8 pol. (1,6, 2,4 e 3,2 mm). A soldagem TIG com ER4043 é preferida para trabalhos de precisão, reparos de garrafas finas e aplicações que desbloqueiam a melhor aparência de venda possível e entrada mínima de calor.

• Use CA atual: O TIG de alumínio requer CA (corrente alternada) para fornecer ação de limpeza catódica na camada de óxido de alumínio. O meio ciclo positivo elimina o óxido da superfície; o meio ciclo negativo aquece o tungstênio. Hum Balanço 60–75% EN (eletrodo negativo) é ideal para a maioria das aplicações — mais EN produz um arco mais estreito, mais quente e com melhor descoberta; mais EP aumenta a limpeza de óxido em detrimento da vida útil do tungstênio.
• Use um eletrodo de tungstênio puro ou tungstênio zircônico: O tungstênio puro (faixa verde) forma uma extremidade esférica durante a soldagem CA que é estável e preferível a eletrodos ceriados ou toriados, que são projetados para aplicações CC. O tungstênio zirconiado (faixa branca) transporta corrente mais alta que o tungstênio puro e é preferido para aplicações CA de maior amperagem. Moa o eletrodo até ficar rombudo antes de formar a bola – não use primeiro em CC.
• Diâmetro da pressa em relação à base metálica: Como orientação aproximada, o diâmetro da haste deve corresponder ou ser um tamanho abaixo da espessura da base metálica até cerca de 4 mm. Para base metálica de 2 mm, uma haste de 1/16 pol. (1,6 mm) é fechado; base metálica de 4–6 mm, 2,4 mm (3/32 pol.); para 6–10 mm, 1/8 pol. (3,2mm). Varetas de diâmetro maior usadas em materiais finos resfriam a poça de fusão e causam falta de fusão.
• Início de alta frequência e sem aquecimento: Sempre use partida de arco de alta frequência (HF) - nunca faça touch-start ou scratch-start em TIG de alumínio. A partida por queimadura contamina o eletrodo com óxido de alumínio, que então transfere inclusões de tungstênio para a solda. O início HF inicia o arco em um intervalo definido sem contato do eletrodo.

Armazenamento, disponibilidade e prevenção de porosidade para fio ER4043

A porosidade – vazios de gás presos na solda solidificada – é o defeito de qualidade mais comum na soldagem de alumínio, e a condição do fio ER4043 é o principal fator contribuinte. O óxido de alumínio e o hidróxido de alumínio hidratado na superfície do fio são as principais fontes de porosidade; ambos são evitáveis com armazenamento e corretos:

• Armazenar em embalagem lacrada até o uso: Fio ER4043 e haste absorvem a umidade do ar úmido poucas horas após a abertura da embalagem. Um carretel de arame deixado na máquina MIG em uma oficina úmida durante a noite pode desenvolver hidróxido superficial suficiente para causar porosidade visível na soldagem do dia seguinte. Armazene as bobinas abertas em um saco selado com uma bolsa dessecante. Retorne as hastes TIG cortadas ao tubo selado original. Um forno de vareta aquecido (60°C / 140°F) é a melhor solução de armazenamento de longo prazo em ambientes úmidos.
• Inspecione a superfície do fio antes de usar: O novo fio ER4043 deve ter um acabamento de superfície brilhante e levemente prateado metálico. O fio que parece branco opaco, tem pó branco visível na superfície ou apresenta corrosão visível deve ser irradiado - a camada de óxido/hidróxido da superfície já foi desenvolvida e causará porosidade independentemente do esforço de limpeza na base metálica.
• Não use arame ou hastes molhadas: A umidade absorvida pela camada de hidróxido de alumínio na superfície do fio se decompõe em umidade atômica durante a soldagem. O hidrogênio tem solubilidade extremamente alta em alumínio líquido, mas solubilidade quase nula em alumínio sólido – o gás precipita como poros durante a solidificação. Mesmo uma breve exposição à chuva ou condensação em uma pressa TIG torna-se convidativa para soldagem de produção sem secagem adicional.
• Raio mínimo de curvatura para alinhamento de fio: ER4043 suporce sob flexão - o fio de alumínio macio torce irreversivelmente se dobrado em um raio menor que aproximadamente 10× seu diâmetro . O arame torcido causa alimentação inconsistente, comprimento de arco errático e posição variável na soldagem MIG. Nunca force o desdobramento de um carretel puxando o fio em um ângulo - alimente-o de um porta-carretel devidamente montado que permite a rotação livre.