Os desafios da soldagem automotiva

Os desafios da soldagem automotiva

Nesta coluna, intenciono mostrar um outro cenário resultante deste avanço que surgiu dentro do ramo automotivo, e começo citando o processo de soldagem automotiva, que tem exigido muitos esforços dos engenheiros automotivos na manufatura veicular

Nas últimas décadas, presenciamos uma evolução considerada nos aços automotivos com a criação das suas diversas classes de alta resistência, conhecidos como os aços AHSS, os quais têm proporcionado a manufatura de veículos mais leves, seguros e econômicos. Este avanço nas propriedades mecânica na maioria dos caso deve-se em parte por uma parcela de melhorias de processos de conformação durante a laminação e estampagem e a uma formulação favorável, advindas de mecanismos de difusão, discordâncias, microestruturas e fases microestruturais, e associo este avanço aos méritos dos metalurgistas que fizeram isto acontecer de uma forma muito científica; porém, nesta coluna, intenciono mostrar um outro cenário resultante deste avanço, que surgiu dentro do ramo automotivo e começo citando o processo de soldagem automotiva, que recentemente tem exigido muitos esforços dos engenheiros automotivos na manufatura veicular.

A região soldada ou junta durante seu processamento lida com conceitos básicos de fundição, tratamentos térmicos, metalurgia física e química e ainda depende fortemente do cenário atual de automação dos processos e a situação se acentua na superação da incompatibilidade decorrente da sua aplicação na soldagem de aços de alta resistência, que a partir de conceitos básico de juntas passou a ter desempenho estrutural no produto.

Objetivando abordar os pontos principais desta discussão, inicio primeiramente pelo alto valor de temperabilidade, baixa soldabilidade destes novos aços, dificuldade do aporte e transferência de calor, fragilização provocada pelo hidrogênio e, por fim, a sinergia de todos estes elementos em um só local de fusão, acarretando desde uma baixa molhabilidade da peça fundida até a formação de inclusões, óxidos e gases.

A otimização da massa e custo dos produtos ao longo dos anos têm reduzido as espessuras dos aços e os deixaram mais dependentes do comportamento mecânico da junta soldada; mas vamos ao ponto crítico de toda esta história, isto é, a associação direta das tecnologias de soldagem em relação aos contínuos avanços dos aços e projetos. Relato a importância das empresas ao lidarem com esta situação tecnológica em associação à escassez de formação de profissionais atualizados e qualificados pelo setor acadêmico. Fazendo uma analogia a um outro setor, a estratégia que poderíamos adotar assemelha-se muito à feita na área de elementos de fixação, onde parafusos e porcas passaram por momento similar no passado e foi quando a comunidade científica passou a dar uma atenção especial a este tema – e como, consequência, áreas e estratégias dedicadas foram criadas, formação de especialistas qualificados e o resultado na sequência foi um avanço significativo na tecnologia dos fixadores.

Adicionalmente, as novas estratégicas tecnológicas para lidar com os temas de soldagem automotiva são embrionárias e os esforços desacoplados no segmento, as empresas do ramo automotivo disputam os especialistas atuantes neste segmento e o resultado de tudo isto é um esforço adicional das engenharias para atingir as condições ideais de validação e manufatura do produto. A pergunta que surge neste momento é como poderíamos melhorar esta situação e tratá-la da mesma forma que ocorreu na soldagem da indústria do petróleo, onde a criticidade do meio levou a um elevado estado da arte. Entende-se que precisamos analisar este setor com mais atenção, entender e buscar oportunidades de melhorias e conectar todo o segmento de insumos, processos, controles e projetos no mesmo escopo.

“A aplicação do arame tubular na soldagem por adição, conhecida como Metal Cored, proveniente das plataformas de petróleo, inicia uma revolução tecnológica no setor automotivo em termos de qualidade, rapidez e desempenho, mas digo que esta aplicação ainda não passa de uma singela participação neste mercado, por isto, este é um campo rico para novos P&D”

Diante de todo este cenário, cito como exemplo positivo uma recente transferência de tecnologias entre segmentos industriais, ou seja, a aplicação do arame tubular na soldagem por adição, conhecida como Metal Cored, proveniente das plataformas de petróleo, inicia uma revolução tecnológica no setor automotivo em termos de qualidade, rapidez e desempenho, mas digo que esta aplicação ainda não passa de uma singela participação neste mercado, por isto, este é um campo rico para novos P&D.

Acrescentando novas visões a este universo, casos da soldagem a laser e brasagem têm enfrentado dificuldades globais, principalmente nos aços revestidos, onde a presença de Zn, Zn-Fe, Al-Si forma compostos indesejáveis na região de solda e interfere nas propriedades locais do aço e também no comportamento em corrosão.Mas o maior cuidado neste tema é o comportamento em fadiga destas juntas, onde trincas podem encontrar um local ideal para início, sejam elas por falha de soldagem, tensão residual ou incompatibilidade de materiais. Em adicional, as diferenças entre os volumes de produção local e global também podem agravar a situação, ou seja, menores produções de peças soldadas exigem processos mais simples, baixos investimentos em equipamentos e automações, situações facilmente encontradas em nosso país.

As oportunidades na área de soldagem automotiva são muitas e começo pelo ramo acadêmico, como criações de cursos especializados, facilidades para encontrar temas inovadores de P&D com apoio das empresas que atuam neste segmento e melhorias no processo de soldagem de produtos que certamente levarão a reduções de custos, de tempo de validações e ao aumento da robustez da junta soldada. Diante de toda esta situação expressada anteriormente, os desafios de soldagem aumentam com a evolução dos aços e, neste ponto, técnicas opcionais de fixação começam a ser uma opção no veículo, como por exemplo o adesivo, rebite, cola, junções por fricção, clinch e cravamento.

Finalizo esta coluna com um alerta à comunidade de engenharias para tratar este tema de forma multidisciplinar com uma visão das áreas de mecânica, produção, química e metalurgia e perseguir o estado da arte desta tecnologia. Muito obrigado e até a próxima edição.

Marco Antonio Colosio
Marco Antonio Colosio
Diretor de Associação e Atividades Estudantis da SAE BRASIL. Chairperson do Simpósio SAE BRASIL de Materiais Novos e Nanotecnologia. Engenheiro Metalurgista e Doutor em Materiais pelo Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - USP. Professor titular do curso de Engenharia de Materiais da Fundação Santo André, lecionando diversas disciplinas na área da Metalurgia. Colaborador e associado da SAE BRASIL com mais de 29 anos de experiência no setor automotivo nos campos de especificações de materiais, análise de falhas e inovações tecnológicas

1 Comentário

  1. Francisco H Cappi de Freitas disse:

    Prezado Marco Antonio,

    Os desafios da tecnologia da soldagem são imensos. Seu texto é excelente e realmente espelha os pontos de melhoria que nós, engenheiros de soldagem, devemos atuar, principalmente na área de P&D. Atualmente estou cursando doutorado na UNESP, cujo projeto está relacionado à soldagem de materiais AHSS, e seu ponto de vista na utilização de arame tubular é muito interessante. Meu projeto ainda está no início e gostaria de trocar algumas idéias relacionado a este tema.

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