Técnica permite soldar espumas metálicas sem derreter suas bolhas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/12/2023

Técnicas tradicionais de soldagem derretem as bolhas que tornam o compósito metálico tão atrativo. A soldagem por indução resolve o problema.
[Imagem: Afsaneh Rabiei/NCSU]

Espumas metálicas compostas

As promissoras espumas metálicas agora podem ser soldadas como qualquer metal ou liga metálica, fechando um hiato que vinha limitando o uso desses materiais compósitos.

Uma espuma metálica consiste em esferas ocas feitas de metais como aço carbono, aço inoxidável ou titânio, incorporadas em uma matriz feita de aço, alumínio ou outras ligas metálicas - uma espuma "aço-aço", por exemplo, indica que as esferas e a matriz foram feitas de aço.

O material resultante é leve e extremamente forte, com aplicações que vão desde asas de aviões até blindagens de veículos e armaduras corporais. Esses compósitos são promissores para uma ampla gama de usos porque as bolsas de ar que contêm os tornam leves, fortes e eficazes no isolamento contra altas temperaturas.

O problema é que, até agora, só dava para usar as peças conforme foram fabricadas, sem possibilidade de união entre elas, uma vez que o processo comum de soldagem destrói a estrutura da espuma.

"A soldagem por fusão tradicional usa um enchimento para conectar duas peças de metal," explicou Afsaneh Rabiei, da Universidade Estadual da Carolina do Norte, nos EUA. "Isso é problemático porque o metal que está sendo fundido para unir duas peças de CMF [Composite Metal Foam] é sólido, portanto não possui as propriedades desejáveis do CMF em ambos os lados. Além disso, qualquer tipo de soldagem que utiliza calor direto para derreter o metal resulta em parte da porosidade do CMF sendo preenchida, o que prejudica suas propriedades. Em suma, isso significa que a maioria das formas de soldagem tradicional não funciona bem com espumas metálicas."

Soldagem por indução

Agora, Rabiei e seus colegas desenvolveram uma técnica de soldagem que pode ser usada para unir componentes de espuma metálica composta sem prejudicar as propriedades que o material tão interessante, ou seja, sem fazê-las perder seus "vazios".

A técnica é baseada na soldagem por indução, que usa uma bobina de indução para criar um campo eletromagnético que aquece as peças metálicas a serem soldadas.

"Como o CMF é composto apenas por 30-35% de metal, o campo eletromagnético é capaz de penetrar profundamente no material, permitindo uma boa soldagem," disse Rabiei. "As bolsas de ar que constituem os 65-70% restantes do CMF servem para isolar o material contra o calor. Isso permite que a soldagem por indução aqueça a área alvo para unir duas peças de CMF, mas evita que o calor se espalhe do ponto da junção. Isso ajuda a preservar as propriedades do CMF."

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