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

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 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 o único caminho. Você pode, acredite ou não, 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).

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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 através da aplicação de calor, existem outras maneiras de induzir a difusão dos átomos.

Governador dos EUA Força Aérea Militar/Wikimedia Commons

A soldagem a frio (também conhecida como soldagem por pressão a frio e soldagem por contato) utiliza pressão, sob condições de vácuo, em vez de calor, para unir dois materiais, por meio de um processo denominado difusão no estado sólido.

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

Acontece que sim.

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

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

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

A maioria dos metais terá, em condições normais, algum tipo de camada de óxido nas superfícies expostas – mesmo que não seja visível a olho nu. Eles também podem acumular 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 limpar ou escovar os 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, escovagem de arame. e outras técnicas são usadas para garantir que quaisquer 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 superficial desejável, ambos os materiais são prensados ​​mecanicamente, usando a quantidade certa de força. Esta quantidade de força depende do próprio material, pois alguns materiais só podem soldar a altas pressões.

Mas existem 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. Obviamente, isso reduz a lista de materiais que podem ser candidatos à soldagem a frio.

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

soldagem

As juntas mais comuns possíveis com soldagem a frio são:

Em uma junta de topo, a remoção da camada de barreira do metal nem sempre é necessária, pois a deformação plástica que ocorre durante o processo de união rompe 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, os materiais não aderirão uns aos outros. As juntas sobrepostas são mais comumente usadas ao soldar folhas entre si ou folhas a hastes.