Benchmarking Laser Brazing
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MANUFACTURING ENGINEERING
BODY IN WHITE PÁGINA: 1/6 DATA: Jan/15
RELATÓRIO TÉCNICO – BENCHMARKING “LASER BRAZING” – JÚLIO BARBOSA
1 REFERENCIAL TEÓRICO
Brasagem é um processo térmico para a junção e revestimento de materiais
metálicos com a ajuda de um metal de adição fundido (meio de brasagem), na maioria
dos casos mediante o emprego de meio fluxante e/ou gás de proteção. Ao contrário da
soldagem, o material de adição ou de brasagem é diferente e tem um ponto de fusão
mais baixo do que o material de base que está sendo soldado. Uma vez no estado
líquido, o material de adição flui por capilaridade ao longo das superfícies a serem
unidas. A temperatura solidus do material de base não é atingida (BATALHA, 2003).
É comum o aparecimento de alguns poros no processo de soldagem. A formação
do poro é o resultado de um gás que flui através do material fundido. Alguns desses
gases são oriundos das sujidades na chapa (vestígios de hidrocarbonetos do processo de
estampagem – óleo) ou revestimentos da chapa de aço (zinco - Zn).
O zinco é uma camada protetora contra a corrosão do aço e apresenta o ponto de
fusão de 419,5 ºC e o ponto de ebulição de 907 °C. O processo de brasagem a laser
opera a uma temperatura de 1035 ºC (temperatura de fusão do arame de cobre-silício –
CuSi3).
É notório que o zinco depositado sobre a superfície da chapa de aço evapore.
Considero que a melhor forma de evitar o aparecimento de poros e garantir a saída
desse gás em alta pressão é deixando um gap mínimo (0,1 mm) entre as chapas de aço a
serem soldadas, conforme é apresentado na figura 1.
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RELATÓRIO TÉCNICO – BENCHMARKING “LASER BRAZING” – JÚLIO BARBOSA
Figura 1 – Esquema de soldagem e formação de poros
Fonte: adaptado do capitolato M55.781626
Os poros também podem ser controlados através da redução da quantidade de
zinco sobre a chapa de aço. O modo mais seguro de garantir uma aplicação uniforme e o
controle do teor de zinco na chapa é através do processo de eletrodeposição do material.
Espessura da camada de zinco pelo processo de eletrodeposição: 7,5 µm.
Tol.: - 0,0 µm + 2,0 µm (Norma 9.52874).
Além de controlar os defeitos do cordão de solda, o gap entre as chapas de aço
também é essencial para o controle da formação do latão (CuZn), sendo este último a
razão pela queda da resistência mecânica e à corrosão.
A umidade do ar é um parâmetro que deve ser controlado no processo de
brasagem a laser. O metal reage prontamente com o oxigênio do ar durante a realização
da solda, formando uma camada superficial de óxido. Adicionalmente, a camada de
óxido absorve a umidade do ar. Esta umidade, juntamente com outras contaminações
superficiais, é uma fonte de rica em hidrogênio capaz de gerar porosidade na zona
fundida.
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No processo de brasagem a laser, o cordão de solda não é apenas um cordão
estrutural, mas também é um cordão de solda visível. Neste caso, faz-se necessário o
retrabalho após o processo de soldagem para a eliminação dos defeitos estéticos e da
camada de óxido formada sobre o cordão de solda. A figura 2 apresenta um portellone
soldado com a tecnologia “Laser Brazing”.
Figura 2 – Portellone “Laser Brazing”
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RELATÓRIO TÉCNICO – BENCHMARKING “LASER BRAZING” – JÚLIO BARBOSA
2 LASER BRAZING COMAU
A cabine de brasagem a laser da empresa COMAU é apresentada na figura 3.
Figura 3 – Layout da cabine “Laser Brazing”
Fonte: COMAU System, 2015.
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A figura 4 apresenta o layout da ilha de solda do portellone do modelo 521 com
as dimensões máximas do processo.
Figura 4 – Layout da linha de solda do portellone (modelo 521)
Fonte: COMAU System, 2015.
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3 CONCLUSÃO
Após verificar in loco o processo de Laser Brazing COMAU e avaliar o
documento “X6H Project Betim – Decklid Laser Brazing”, considero o projeto
COMAU robusto e eficiente.
Faço uma observação à ausência de um equipamento que regula a umidade do ar
no ambiente de soldagem. Em um país tropical, este parâmetro pode ser crítico.
É interessante que seja feita uma avaliação da tenacidade da junta soldada e o
nível de oxidação da estrutura em relação ao tempo, uma vez que não temos nenhum
gás inerte ou a geração de vácuo protegendo o processo de brasagem.
Outros parâmetros do processo e do produto que influem na qualidade final da
brasagem devem ser monitorados:
processo de galvanização das chapas de aço por meio da eletrodeposição do
zinco;
controle da espessura da camada do zinco (crítico);
armazenagem do arame de CuSi3 (local de baixa umidade e sem
contaminação externa);
impurezas nas chapas de aço que serão soldadas (óleo e outros tipos de
contaminações);
garantir um gap de 0,1 mm entre as chapas soldadas (máximo 0,2 mm,
conforme capitolato M55.781626;
invariância geométrica das peças submetidas à brasagem a laser.