Benchmarking Laser Brazing

MANUFACTURING ENGINEERING

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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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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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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.