O que acontece com 6061-T6 dentro e ao redor de uma solda
A liga 6061 é reforçada por um precipitado de siliceto de magnésio formado durante o tratamento em solução e envelhecimento artificial. A composição da liga é nominalmente de 0,8 a 1,2% de magnésio e 0,4 a 0,8% de silício, com o restante alumínio. No temperamento T6, as propriedades mecânicas mínimas para chapas na faixa de espessura de 6,35 a 50 mm são de resistência à tração de 310 MPa e resistência ao escoamento de 276 MPa de acordo com ASTM B209.
A soldagem eleva o material para perto ou acima da temperatura de envelhecimento e, na zona de fusão e na zona adjacente-afetada pelo calor, o precipitado torna-se mais grosso ou se redissolve. O resultado é uma faixa estreita cujo limite de escoamento cai para um nível mais próximo da condição recozida, normalmente em torno da metade do valor do metal original. O metal de solda depositado por cargas típicas também é consideravelmente mais macio que o 6061-T6. Uma junta soldada, portanto, falha na zona afetada pelo calor, e não na placa base, quando está sobrecarregada.
Re-tratamento de solução após soldagem
A resposta metalurgicamente completa é tratar a-solução da montagem acabada a cerca de 529 graus Celsius, temperá-la e, em seguida, envelhecê-la artificialmente. Na prática esta rota raramente é económica em fabricações soldadas. A têmpera de uma grande estrutura soldada distorce-a, a taxa de têmpera alcançável em seções espessas é muitas vezes muito lenta para reter o soluto na solução, e uma operação adicional de endireitamento é geralmente necessária posteriormente. A capacidade do forno também limita o tamanho da peça que pode ser processada.
O tratamento-de solução é, portanto, realista principalmente para componentes pequenos e de formato simples, onde a distorção pode ser corrigida ou onde a peça é usinada após o tratamento térmico. Onde é usado, a etapa de envelhecimento a seguir é a mesma de qualquer parte 6061 dessa seção: manter cerca de 160 a 180 graus Celsius por cerca de 8 a 18 horas e depois resfriar ao ar.
Soldar na condição T4 e depois envelhecer
A alternativa mais prática é alterar a sequência em vez de reparar o dano. Solda 6061 fornecida na condição T4 ou T451, na qual a liga foi tratada em solução e envelhecida naturalmente, mas não envelhecida artificialmente, e então aplique o tratamento de envelhecimento artificial ao conjunto acabado. Como a temperatura de envelhecimento está muito abaixo da temperatura de tratamento da solução, a distorção é menor e o metal base se recupera próximo às propriedades T6, enquanto a zona-afetada pelo calor se recupera muito mais do que em uma peça-soldada T6.
Este caminho exige que o fabricante aceite que a peça é macia durante a conformação e soldagem, o que significa que danos por manuseio e marcas de ferramentas são mais prováveis, e que o forno envelhecido deve ser grande o suficiente para a montagem completa. Isso também significa que o procedimento de soldagem deve ser qualificado para a condição T4 e não para T6.
Envelhecimento de uma peça soldada T6 sem solução -
Alguns fabricantes perguntam se o simples-envelhecimento de uma peça soldada 6061-T6 restaura sua resistência. Sem tratamento prévio em solução, resta pouco soluto em solução na zona afetada pelo calor, de modo que a resposta ao envelhecimento é limitada e a zona permanece substancialmente abaixo das propriedades originais. O ganho obtido normalmente não é suficiente para justificar o ciclo do forno, e a peça não deve ser temperada, pois a têmpera de uma fabricação acabada introduz distorção sem recuperar a estrutura precipitada.
Quando esta etapa for tomada de qualquer maneira, as propriedades deverão ser estabelecidas testando a junta de produção real, em vez de presumidas a partir de folhas de dados do metal original.
Projetando para a condição-soldada
Em muitas estruturas, a decisão-mais econômica é aceitar a condição soldada e projetar em torno dela. As opções incluem especificar um filete de solda maior para reduzir a tensão na zona-afetada pelo calor, realocar a solda para longe da região de tensão mais alta, usar um duplicador ou reforço ou mudar o material de base para um grau não-tratável termicamente-, como 5083 para a montagem soldada e reservar 6061 para elementos usinados e não soldados.
A seleção do enchimento também é importante aqui: um enchimento-de alumínio de maior resistência, como o 4943, aumenta a resistência do metal de solda em comparação com o 4043 convencional e faz isso enquanto mantém uma boa resistência à trinca.
Perguntas frequentes
Q:Por que o 6061-T6 soldado perde resistência na zona afetada pelo calor?
R: O ciclo térmico de soldagem engrossa ou redissolve o precipitado de siliceto de magnésio que confere à liga suas propriedades T6, deixando uma faixa que se comporta mais próxima da condição recozida.
Q:Uma peça soldada 6061-T6 pode ser tratada com resolução para restaurar a resistência total?
R: Pode ser, mas a têmpera causa distorção, seções espessas podem não ser temperadas com rapidez suficiente e o tamanho do forno limita as dimensões das peças, de modo que a rota normalmente é restrita a pequenos componentes ou peças usinadas após o tratamento.
Q:Qual tratamento de envelhecimento é usado para 6061?
R: O envelhecimento artificial é normalmente realizado a cerca de 160 a 180 graus Celsius por cerca de 8 a 18 horas, seguido de resfriamento com ar.
Q:O-envelhecimento de uma peça T6 soldada restaura a resistência do metal original?
R: Não. Sem um tratamento prévio em solução, há pouco soluto em solução na zona afetada, portanto a resposta ao envelhecimento é limitada e as propriedades permanecem bem abaixo dos valores originais T6.
Q:Qual é a alternativa recomendada quando a força total deve ser recuperada?
R: Solde o componente na condição T4 ou T451 e aplique o tratamento de envelhecimento artificial à montagem acabada, o que limita a distorção enquanto recupera mais resistência do que a soldagem em T6.
Q:Qual enchimento fornece a solda 6061 mais forte?
R: Um enchimento-de maior resistência, como o 4943, fornece maior resistência do metal de solda do que o enchimento 4043 convencional, ao mesmo tempo que mantém boa resistência a trincas.
