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Mecânica

Solda revolucionária une metais leves com aço

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/11/2015

Solda por vaporização de alumínio
A solda é gerada quando o plasma produzido pela vaporização da folha de alumínio faz com que os átomos dos metais se liguem.
[Imagem: Glenn Daehn/The Ohio State University]

Soldando o insoldável

Uma nova técnica de soldagem vai permitir reduzir muito o peso dos automóveis, que poderão assim consumir menos combustível e ficar mais resistentes, graças ao uso de metais mais fortes.

Em comparação com o processo de solda tradicional, feito pelos robôs da indústria automobilística, a nova técnica usa 80% menos energia e cria conexões entre metais que são 50% mais fortes.

Mais importante ainda, a técnica torna possível unir metais leves, criando ligas até agora consideradas "insoldáveis" porque o calor e a ressolidificação pós-solda as enfraquece.

"Os materiais ficaram mais fortes, mas as soldas não. Nós podemos projetar metais com microestruturas intricadas, mas nós destruímos a microestrutura quando soldamos," explica o professor Glenn Daehn, da Universidade de Ohio, nos EUA, cuja equipe já havia revolucionado a estamparia de metais.

Solda ponto por resistência

Na técnica mais comum, chamada soldagem a ponto por resistência, uma forte corrente elétrica passa através das duas peças de metal, de modo que a resistência elétrica natural dos metais gera um calor que os derrete parcialmente, formando a solda que os liga.

O grande inconveniente é que correntes elevadas consomem muita energia e as porções derretidas dos metais nunca serão tão fortes como eram antes.

Solda por vaporização de alumínio
Microfotografia de uma solda entre cobre (alto) e titânio (embaixo), mostrando a interconexão perfeita entre os dois metais leves.
[Imagem: Glenn Daehn/The Ohio State University]

Solda por vaporização

Na solução desenvolvida pela equipe de Daehn, batizada de VFA - sigla de Vaporized Foil Actuator -, a alta tensão gerada por um banco de capacitores cria pulsos elétricos no interior de uma folha de alumínio, fazendo-a vaporizar em uma questão de milissegundos.

O disparo dos gases quentes gerados pela vaporização do alumínio junta as duas peças de metal de forma praticamente instantânea.

A grande vantagem é que as peças não se fundem, de forma que não se cria uma costura de metal mais fraca entre elas. São os átomos das peças que se ligam, o que pode ser visto nas microfotografias da solda, que mostram porções de cada uma das peças "se abraçando", em uma junção perfeita.

Solda de aço com alumínio

A técnica utiliza menos energia porque o pulso elétrico é extremamente curto e porque a energia necessária para vaporizar a folha de alumínio é menor do que a necessária para fundir as peças de metal.

Até agora, a equipe já conseguiu soldar diferentes combinações de cobre, alumínio, magnésio, ferro, níquel e titânio, incluindo uma até agora considerada impossível solda entre aço e alumínio.

A técnica já está disponível para licenciamento pela Universidade, embora os pesquisadores afirmem que ainda serão necessários desenvolvimentos para dimensioná-la para uso industrial.







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