Materiais de união de alumínio SES N 3140

Desenvolvida pela Suzuki Motor Corporation como parte das normas para materiais de alumínio, a norma “SES N 3140 Materiais de Junção de Alumínio” descreve os requisitos, a classificação e as regras de aplicação para materiais usados ​​na união de peças de alumínio na fabricação de automóveis.

A indústria automotiva está passando por uma grande transformação impulsionada pela necessidade de construções mais leves, maior eficiência de combustível e eletrificação. O alumínio tornou-se um material fundamental devido à sua alta relação resistência/peso e resistência à corrosão. No entanto, diferentemente do aço tradicional, o alumínio apresenta desafios únicos em termos de união. Consequentemente, os materiais de união de alumínio, incluindo consumíveis de soldagem, adesivos e fixadores mecânicos, desempenham um papel crucial na fabricação de veículos modernos.

Os tipos de materiais de união de alumínio são os seguintes:

• Materiais para soldagem: A soldagem continua sendo um dos métodos mais comuns para unir componentes de alumínio.
• Ligas de enchimento: Normalmente alumínio-silício ou alumínio-magnésio.
• Gases de proteção: Argônio ou hélio para proteção contra oxidação.
• Processos: MIG (gás inerte metálico), TIG (gás inerte tungstênio)

Os consumíveis de soldagem apresentam as seguintes vantagens:

• Apresenta alta resistência de adesão.
• Adequado para componentes estruturais.

As dificuldades são as seguintes:

• A camada de óxido (óxido de alumínio) deve ser verificada.
• O calor pode reduzir a resistência na área afetada.
• Elementos de fixação mecânicos: A conexão mecânica é particularmente importante em estruturas veiculares com múltiplos componentes.
• Espécies:
• Rebites autoperfurantes
• rebites cegos
• Parafusos e porcas
• vantagens:
• Sem transferência de calor (evita deformação).
• Ideal para unir alumínio a aço ou materiais compósitos.
• Desafios:
• Apresenta risco de corrosão galvânica.
• Isso aumenta o peso e o custo.
• Adesivos e agentes de ligação: Os adesivos estruturais são cada vez mais utilizados na montagem de automóveis.
• Espécies:
• Adesivos epóxi (os mais comuns)
• Sistemas de poliuretano e acrílico
• Geralmente são unidos com rebites (junta híbrida).
• vantagens:
• Distribuição uniforme de tensão
• Desempenho aprimorado em relação à fadiga
• Vedação e proteção contra corrosão.
• Desafios:
• A preparação da superfície é fundamental.
• O tempo de cura afeta a velocidade de produção.
• Materiais para soldagem e brasagem: Utilizados em aplicações como trocadores de calor e sistemas de climatização (HVAC).
• Metais de adição: Ligas de alumínio com baixo ponto de fusão.
• Agentes de fluxo: Removem camadas de óxido.
• vantagens:
• Adequado para cortes finos.
• Proporciona conexões à prova de vazamentos.
• Tecnologias avançadas de montagem: A engenharia automotiva moderna está empregando técnicas cada vez mais sofisticadas:
• Soldagem por fricção: um processo de estado sólido com excelentes propriedades mecânicas.
• Fonte de laser: Alta precisão e capacidade de automação.
• Colagem híbrida: Combina adesivos com rebites ou soldas.
• Principais considerações técnicas: Preparação da superfície.

O alumínio forma naturalmente uma camada de óxido que precisa ser removida ou controlada:

• Limpeza mecânica (escovação, jateamento de areia)
• Processos químicos (gravação, revestimentos de conversão)

Prevenção da corrosão: Quando o alumínio é combinado com outros metais,

• São utilizados revestimentos ou camadas de isolamento.
• São selecionados os fixadores compatíveis.

Efeitos térmicos:

• O alumínio possui alta condutividade térmica.
• Para evitar a deterioração, o aporte de calor deve ser cuidadosamente controlado.

Desempenho mecânico: Os materiais de ligação proporcionam o seguinte:

• Alta resistência à tração e ao cisalhamento.
• Resistência à fadiga sob cargas cíclicas.
• Resistência a colisões em estruturas de veículos.

Os materiais de junção de alumínio são comumente usados ​​nos seguintes casos:

• Fuselagem (BIW): Estruturas, postes e painéis
• Sistemas de chassis: braços de suspensão, subchassis
• Componentes do trem de força: Carcaças e suportes
• Veículos elétricos: Carcaças de baterias e sistemas de refrigeração.

A importância dos materiais de junção de alumínio no design automotivo moderno:

• Redução de peso: Reduzir o peso do veículo melhora os seguintes aspectos:
• eficiência de combustível
• Autonomia de veículos elétricos
• Segurança e desempenho: a combinação certa garante o seguinte:
• Integridade estrutural durante colisões
• durabilidade de longa duração
• Eficiência de produção:
• Isso possibilita a automação e a produção em grande escala.
• Suporta design modular e multimaterial.
• sustentabilidade:
• O alumínio é altamente reciclável.
• O acoplamento eficiente reduz o desperdício e o consumo de energia.

Em conclusão, os materiais de união de alumínio são um pilar da engenharia automotiva moderna. À medida que os veículos continuam a evoluir, particularmente com o crescimento da mobilidade elétrica, a importância de soluções de união confiáveis, eficientes e duráveis ​​aumenta. Dos métodos de soldagem tradicionais às técnicas híbridas avançadas, esses materiais permitem que os fabricantes superem os desafios inerentes ao alumínio, aproveitando ao máximo suas vantagens.

De acordo com a norma SES N 3140, os materiais de união de alumínio incluem todos os consumíveis e materiais auxiliares utilizados para unir peças de alumínio. A norma SES N 3140 padroniza a forma como esses materiais devem ser selecionados e utilizados em aplicações automotivas.

• Materiais de construção (BIW): Painéis e estruturas de alumínio
• Componentes do chassi: Subchassis, peças da suspensão
• Carcaças de baterias (veículos elétricos): Conexões térmicas e estruturais.
• Conjuntos de materiais mistos: Combinações de alumínio e aço.

Os requisitos básicos definidos na norma SES N 3140 são os seguintes:

• Malzeme uyumluluğu:
• Prevenção da corrosão galvânica entre alumínio e outros metais.
• Garantir a compatibilidade da expansão térmica.
• Desempenho mecânico:
• Resistência de ligação (tração, cisalhamento, fadiga)
• Durabilidade sob vibração e carga.
• Adequação do processo:
• Parâmetros da fonte (entrada de calor, tipo de enchimento)
• Condições de cura do adesivo
• Força de rebitagem e geometria
• Regras de preparação da superfície:
• Remoção da camada de óxido
• Limpeza e pré-tratamento (ex.: anodização, primers)

A norma SES N 3140 é considerada necessária pelos seguintes motivos:

• Previne falhas de conexão: O alumínio é sensível aos seguintes fatores:
• Camadas de óxido
• Amolecimento da área afetada pelo calor
• Corrosão galvânica
• Isso garante uma produção consistente:
• Qualidade de montagem consistente entre os fornecedores.
• Processos de produção repetíveis
• Design que prioriza a leveza:
• Isso permite a substituição segura do aço pelo alumínio.
• É fundamental para a eficiência de combustível e a autonomia dos veículos elétricos.
• Isso possibilita estruturas multimateriais: na produção moderna de veículos, combinam-se os seguintes materiais:
• alumínio
• Çelik
• Composites

A norma SES N 3140 garante uma conexão confiável entre esses diferentes materiais.

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