Desenvolvimento do procedimento de soldagem para a união de chapas finas de aço carbono zincadas em estruturas metálicas tubulares visando redução de massa veicular

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo validar um processo de soldagem manual au- tógeno aplicado à união de chapas finas de aço carbono zincadas em perfis tubulares utilizados em estruturas metálicas veiculares, visando possibilitar a redução das es- pessuras das chapas e, consequentemente, a diminuição da massa estrutural e dos custos de fabricação. O estudo está sendo desenvolvido em parceria com a empresa Comil Carrocerias e Ônibus S.A., a qual busca otimizar seu atual processo produtivo de união por soldagem GMAW de sobreposição que usa chapas de maior espessura para não comprometer a resistência mecânica e a integridade estrutural das uniões. Esse atual tipo de união por soldagem apresenta desafios significativos, como a vapo- rização do revestimento de zinco, a formação de porosidade, a instabilidade do arco elétrico e a ocorrência de deformações térmicas, fatores que dificultam a aplicação de espessuras reduzidas. Nesse contexto, foi investigado e avaliado pela Norma Re- nault 01-50-903 o uso do processo de soldagem laser que tem um menor aporte tér- mico para a união de chapas de aço carbono zincadas de três diferentes espessuras (0,35 mm, 0,65 mm e 0,95 mm) a perfis tubulares de aço carbono zincados de quatro diferentes espessuras (1,55 mm, 1,95 mm, 2,70 mm e 4,25 mm), gerando um total de doze combinações de uniões. Os resultados demonstraram que todas as combina- ções de uniões com as chapas de 0,35 mm e de 0,65 mm atenderam aos critérios de aprovação da Norma. Para a chapa de 0,95 mm, apenas as combinações de uniões com tubos de espessuras 2,70 mm e 4,25 mm atenderam aos critérios de aprovação. Conclui-se que a soldagem laser manual autógena apresenta potencial para aplica- ção em chapas galvanizadas finas, possibilitando a redução da massa estrutural e dos custos de fabricação.The present study aims to validate a manual autogenous welding process applied to the joining of thin galvanized carbon steel sheets to tubular profiles used in vehicle structural components, with the objective of enabling a reduction in sheet thickness and, consequently, decreasing structural weight and manufacturing costs. The study was conducted in partnership with Comil Bus and Coach Bodies S.A., which seeks to optimize its current GMAW lap welding process that requires thicker sheets to en- sure the mechanical strength and structural integrity of the joints. This current welding method presents significant challenges, such as zinc coating vaporization, porosity formation, arc instability, and thermal distortion, all of which hinder the application of thinner sheets. In this context, the use of the laser welding process, which provides lower heat input, was investigated and evaluated according to Renault Standard 01- 50-903 for joining galvanized carbon steel sheets of three different thicknesses (0,35 mm, 0,65 mm, and 0,95 mm) to galvanized carbon steel tubular profiles of four dif- ferent thicknesses (1,55 mm, 1,95 mm, 2,70 mm, and 4,25 mm), resulting in a total of twelve joint combinations. The results demonstrated that all joint combinations us- ing the 0.35 mm and 0.65 mm sheets met the acceptance criteria established by the standard. For the 0.95 mm sheet, only the combinations with tubular profiles of 2.70 mm and 4.25 mm thickness satisfied the acceptance criteria. It is concluded that man- ual autogenous laser welding has significant potential for application in thin galvanized steel sheets, enabling reductions in both structural weight and manufacturing costs.