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Jul 13, 2023

A ciência por trás da soldagem a frio: unindo metais sem calor

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Quando você pensa em um procedimento de soldagem, a primeira coisa que vem à mente é provavelmente o uso de calor. Técnicas como soldagem a arco, soldagem por fricção, soldagem ultrassônica e soldagem a laser, todas envolvem calor de uma forma ou de outra. Na verdade, o calor é considerado sinônimo de soldagem e é, nos exemplos acima, fundamental para unir dois metais.

No entanto, estes não são os únicos caminhos. Você pode, acredite ou não, na verdade, fundir metais em um processo chamado soldagem a frio.

Comumente usado na aviação e na engenharia elétrica, é amplamente considerado uma das melhores maneiras de unir metais (e outros materiais).

Pode parecer impossível, mas na verdade é um dos métodos de soldagem mais populares que existem. Vamos descobrir um pouco mais sobre isso.

A soldagem à base de calor funciona efetivamente tornando as peças plásticas o suficiente para que a difusão dos átomos possa ocorrer, seja entre as duas peças de trabalho ou com um meio diferente no meio. Embora isso seja tradicionalmente feito pela aplicação de calor, existem outras maneiras de persuadir os átomos a se difundirem.

Governador dos EUA Força Aérea Militar/Wikimedia Commons

A soldagem a frio (também conhecida como soldagem por pressão a frio e soldagem por contato) usa pressão, sob condições de vácuo, em vez de calor, para unir dois materiais, por meio de um processo chamado difusão de estado sólido.

Também pode ser usado para unir outros materiais, como plásticos.

Acontece que sim.

A ligação resultante geralmente é tão forte quanto a dos materiais originais quando o processo é concluído.

Durante o processo, nenhum metal é liquefeito e os materiais geralmente não são aquecidos em um grau notável. O processo, no entanto, depende da necessidade de remover primeiro quaisquer camadas de óxido dos metais em questão.

Isso se deve principalmente ao fato de os metais geralmente conterem uma camada superficial de óxido, que atua como uma fina barreira na superfície dos materiais, impedindo a difusão de átomos metálicos entre as peças metálicas.

A maioria dos metais terá, em condições normais, algum tipo de camada de óxido em suas superfícies expostas - mesmo que não seja visível a olho nu. Eles também podem pegar camadas de outros contaminantes, como graxa, poeira, etc.

A soldagem a frio supera esse problema preparando os metais antes de serem soldados. O processo de preparação envolve a limpeza ou escovação dos metais de tal forma que a camada superior de óxido, ou barreira, seja removida.

Humanidades/Wikimedia Commons

Isso geralmente envolve uma mistura de métodos químicos e mecânicos. Desengorduramento, escova de arame. e outras técnicas são usadas para garantir que todas as superfícies metálicas estejam livres de camadas de óxido tanto quanto possível.

Conforme mencionado anteriormente, quaisquer metais que serão submetidos à soldagem a frio devem primeiro estar livres de quaisquer camadas de óxido.

Uma vez obtida a limpeza de superfície desejável, ambos os materiais são pressionados mecanicamente, usando a quantidade certa de força. Essa quantidade de força depende do próprio material, pois alguns materiais podem soldar apenas em altas pressões.

Mas há outros requisitos.

Uma das condições exigidas para a soldagem a frio é que pelo menos um dos materiais seja dúctil e não tenha sofrido endurecimento severo. Isso obviamente reduz a lista de materiais que podem ser candidatos à soldagem a frio.

Metais macios, como alumínio ou cobre, geralmente são as melhores escolhas para soldagem a frio.

mtiwelding

As juntas mais comuns que são possíveis com a soldagem a frio são:

Em uma junta de topo, a remoção da camada de barreira do metal geralmente não é necessária, pois a deformação plástica que ocorre durante o processo de união quebra a barreira automaticamente. Esse tipo de junta é mais comumente aplicado a metais como fios de alumínio ou cobre com diâmetros entre 0,02 polegadas (0,5 mm) e 0,4 polegadas (10 mm).

As juntas sobrepostas, por outro lado, requerem tratamento especial porque, caso contrário, o material não aderirá um ao outro. As juntas sobrepostas são mais comumente usadas ao soldar chapas juntas ou chapas em hastes.