A demanda da indústria automotiva por ligas de alto desempenho conhecidas como aços avançados de alta resistência (AHS) aumentou nos últimos anos devido à segurança cada vez mais rigorosa dos passageiros. desempenho do veículo e requisitos de economia de combustível.
Caracterizado pela melhor formabilidade e resiliência à colisão em comparação com os tipos de aço convencionais, Aços de alta resistência têm sido usados em locais críticos de segurança em estruturas de carrocerias de automóveis para absorver a energia dos impactos. Contudo, algumas dessas ligas de alta resistência tendem a se tornar frágeis como resultado da soldagem e podem quebrar quando submetidas à estampagem a quente e conformação exigida por muitos processos de fabricação.
“Este problema torna impossível o uso de aço AHS não só na indústria automotiva, mas também em outras indústrias, como a aeroespacial, "disse Milton Sergio Fernandes de Lima, Pesquisador do Instituto de Estudos Avançados do Comando da Força Aérea Brasileira (IEAv). Abordar esta questão, Lima desenvolveu um método inovador de soldagem a laser em alta temperatura para aço AHS apropriado para aplicações aeroespaciais.
Os resultados, obtido enquanto Lima era um bolsista visitante na Colorado School of Mines, nos Estados Unidos, com apoio da Fundação de Pesquisa de São Paulo, já foram publicados em www.aws.org/supplement/WJ_2017_10_s376.pdf "> Diário de Soldagem .
A técnica desenvolvida por Lima consiste em aquecer chapas de aço 22MnB5 - o grau AHS mais promissor para estampagem e conformação a quente - a aproximadamente 450 ° C 10 minutos antes da soldagem a laser para equalizar as temperaturas. As chapas são mantidas em alta temperatura por mais 10 minutos após a soldagem para produzir uma estrutura bainítica. Metalúrgicos descobriram que a bainita, um microconstituinte que se forma em aço sob certas condições, é o melhor candidato para produzir juntas de solda resistentes e confiáveis. Em particular, exibe altos valores de rendimento e resistência à tração.
A análise mostrou que as folhas soldadas a esta alta temperatura continham bainita e eram muito mais resistentes do que as folhas soldadas à temperatura ambiente, que continha martensita, um microconstituinte com menor rendimento e resistência à tração do que a bainita. Os testes de estresse também demonstraram a resiliência das chapas soldadas em alta temperatura. "Conseguimos produzir soldagens resistentes diretamente na banda bainítica, sem qualquer necessidade de tratamento térmico adicional, "Lima disse.
Possíveis aplicações
De acordo com Lima, a técnica pode ser facilmente aplicada na fabricação para melhorar a soldagem a laser de aço de alta e ultra-alta resistência. A indústria automotiva usa solda a laser para unir peças de aço e peças estruturais estampadas, como pilares, feixes, trilhos, quadros, túneis e barras mais rápidos e confiáveis do que com a soldagem convencional.
Na indústria aeroespacial, soldagem a laser é usada por fabricantes de aeronaves, como Boeing e Airbus, bem como algumas pequenas empresas europeias, para aumentar a confiabilidade da solda em estruturas para aeronaves, foguetes, mísseis, satélites, veículos de reentrada, antenas, sistemas de bordo e drones.
"As estruturas soldadas a laser nesta indústria devem ser capazes de suportar altas temperaturas e pressões externas, "Lima disse." Daí a necessidade de níveis muito altos de confiabilidade. "Embora os estudos estejam nos estágios iniciais, espera-se que o aço bainítico seja um excelente material para blindagem e blindagem devido à sua alta capacidade de absorver energia mecânica, ele adicionou.
"Muitos materiais desenvolvidos pela indústria aeroespacial nunca voaram porque não atendem aos requisitos de alta confiabilidade da indústria, "Lima disse." Mas os subprodutos desses materiais podem ter aplicações e ser facilmente introduzidos em outras áreas, como a indústria automotiva. "Lima está atualmente envolvida em um projeto, também apoiado pela FAPESP, comprovar a viabilidade de sua técnica no Brasil e utilizá-la para soldagem a laser de aços maraging, ingrediente essencial nos motores de foguetes e mísseis brasileiros.
