Colagem de Alumínio em Montagem Automotiva

May 08, 2023

Durante a última década, a quantidade média de alumínio em automóveis de passageiros dobrou. Com base nos designs mais recentes, essa tendência continuará nos próximos anos.

No entanto, a mudança de aço para alumínio não é simples. Por exemplo, o alumínio é 50% mais leve que o aço, mas tem um módulo de elasticidade médio de 70 gigapascais, enquanto o do aço é de 207 gigapascais. Como resultado, as peças de alumínio são normalmente 40% mais espessas do que as de aço.

As ligas de alumínio não são facilmente soldadas por pontos. Eles têm baixa resistência elétrica, uma camada de óxido estável e não condutora e uma tendência a interagir com os eletrodos. Além disso, o calor do processo de soldagem pode enfraquecer as peças, principalmente sua resistência à fadiga.

Em vez de soldagem, as montadoras estão usando cada vez mais adesivos estruturais para montagem, sozinhos ou em combinação com fixadores mecânicos. Por exemplo, a carroceria em branco do cupê Mercedes Classe S tem mais de 100 metros de ligações estruturais, e o BMW série 7 contém mais de 10 quilos de adesivo estrutural.

Além das aplicações estruturais, as montadoras estão usando adesivos em outras aplicações de carroceria em branco. Os adesivos "antivibração" reduzem a vibração entre os painéis externos e internos da carroceria. Esses adesivos são comumente usados ​​em painéis horizontais, como capô, tampa do porta-malas e teto. Os adesivos também são usados ​​para unir e vedar as áreas de flange de bainha em portas, capô e portas traseiras.

Os adesivos oferecem vantagens significativas sobre outras técnicas de união. A ligação adesiva não interfere na metalurgia do alumínio nem cria zonas termicamente ou mecanicamente enfraquecidas. A tensão é distribuída uniformemente por toda a área colada, o que aumenta a rigidez estática e dinâmica da estrutura do veículo. Como a estrutura da carroceria é mais rígida, os modos de frequência ressonante serão mais altos e o amortecimento estrutural mais rápido. Como resultado, o veículo terá melhores características de ruído, vibração e aspereza. Quando usados ​​em combinação com outras técnicas de união, os adesivos melhoram o desempenho em colisões e a resistência à fadiga. Os adesivos também permitem a união de materiais diferentes e, ao isolar metais diferentes, protegem contra a corrosão galvânica.

A estética é outra vantagem da colagem adesiva. Não há costuras de solda ou cabeças de rebites visíveis, de modo que a colagem adesiva pode minimizar ou eliminar operações secundárias, como retificação e polimento. Ainda outro benefício é o preenchimento de lacunas. Os adesivos podem preencher grandes lacunas entre os painéis e melhorar a aparência geral da montagem. Em muitos casos, as operações de união e vedação podem ser combinadas.

A colagem adesiva também apresenta algumas desvantagens. Entre os mais significativos está a durabilidade das juntas adesivas quando expostas a condições ambientais adversas. Outra questão é que os substratos podem precisar ser pré-tratados para obter ligações fortes e duráveis, especialmente com ligas de alumínio. Assim como nas juntas soldadas, as estruturas coladas não podem ser facilmente desmontadas para reparos. E, em muitos casos, a junta pode precisar ser apoiada até que o adesivo esteja curado, o que pode retardar a produção. Esta é uma das razões pelas quais os adesivos estruturais são normalmente usados ​​em combinação com outros métodos de união, como a rebitagem.

Os adesivos podem ser usados ​​em chapas de alumínio, extrusões e peças fundidas. Independentemente da forma, a superfície de alumínio deve ser tratada para:

Remover a camada limite fraca é particularmente importante. Essa camada é formada na região interfacial de uma junta adesiva, fazendo com que a junta falhe com tensões menores do que o esperado. Essa camada inclui óxidos e contaminantes, como lubrificantes, de vários processos de fabricação. A preparação da superfície provavelmente não removerá completamente essa contaminação, mas produzirá uma superfície que será menos afetada pela fraqueza coesiva.

Para produzir chapas de alumínio, o alumínio passa por um processo de laminação, seja a quente ou a frio. Lubrificantes são aplicados para manter os rolos e a peça de trabalho separados. Isso minimiza o atrito e reduz o risco de danos à superfície da chapa. Os lubrificantes são tipicamente à base de parafina e são volatilizados durante o recozimento ou por evaporação natural. Porém, a superfície laminada ainda pode apresentar certo grau de contaminação, que deve ser removida por meio de desengorduramento.