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NOVA TECNOLOGIA DE SOLDAGEM PODE RECOLOCAR OS QUADROS DE ALUMÍNIO NO MERCADO HI-END

O alumínio, apesar de ser um dos materiais mais utilizados na fabricação de quadros de bicicletas, foi com, a popularização e com a redução dos preços da fibra de carbono, suplantado para a fabricação de quadros de bicicletas para r os mercados hi-end – para bicicletas de maior valor agregado.

A liga de alumínio da série 7075 é uma liga bastante utilizada na indústria da bicicleta, principalmente para componentes. Sua utilização para quadros sempre apresentou problemas, isso porque essa liga era considerada insoldável.

O problema da soldagem de tubos da liga 7075 está no fato de que, quando o metal é aquecido, o alumínio, o zinco, o magnésio e o cobre, dos quais ele é composto, fluem de maneira irregular. O fenômeno é conhecido como segregação de fase, e como resultado, as rachaduras se formam ao longo do comprimento da solda o que na construção de um quadro de bicicleta é extremamente perigoso, colocando em risco os usuários.

Mas  essa realidade está mudando graças a um trabalho de pesquisa realizado por uma equipe da Univesidade da Califónia, em Los Angeles. O resultado desse trabalho, poderá ter grande repercussão na indústria da bicicleta, com a possibilidade de se construírem quadros com tubos da liga 7075 para atender o mercado de bicicletas de alta gama para as mais variadas finalidades com baixo peso e elevada resistência.

A equipe do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da UCLA  liderada  professor Xiaochun Li desenvolveu  uma nova tecnologia para soldagem de ligas de alumínio 7075. Ao longo dos estudos, a equipe encontrou uma  solução, considerada, bem  simples, mas inteligente e eficiente para os problemas associados à soldagem dessa liga.  A solução foi encontrada com a utilização da nano tecnologia.

Para a soldagem, por exemplo de quadros de bicicleta, a equipe do professor Xiaochun Li  está  baseada no uso de hastes de solda com nanopartículas de TiC (carboneto de titânio).  Esse componente, evita as trincas a quente associadas à soldagem de ligas 7075/7050. 

O professor explica o processo: "As nanopartículas fazem com que os elementos do metal líquido se solidifiquem mais uniformemente, evitando assim a segregação de fases", diz Li. "A segregação de fases normalmente bloqueará o fluxo de metal líquido durante o resfriamento, induzindo assim o encolhimento e rachaduras sem o preenchimento do líquido. Como o metal solidifica mais uniformemente após a adição de nanopartículas, o metal líquido flui melhor durante a solidificação, sem rachaduras devido à segregação", conclui.

O resultado foi surpreendente posi as peças  soldadas mostram uma resistência à tração de até 392 megapascals – quando comparadas à comumente usada  liga 6061 de alumínio que  tem uma força de solda de 186 megapascals. Os técnicos, estimam que os tratamentos térmicos pós-soldagem poderiam aumentar a resistência das soldas das ligas 7075 em até 551 megapascais, o que a coloca no mesmo nível da resistência da solda do aço.

Porém, a questão mais importante dessa reviravolta no trabalho com as ligas 7075 está em que a aplicação desta nova tecnologia não requer investimentos adicionais. De acordo com o professor Li, as hastes de solda com nanopartículas de TiC podem ser usadas com ferramentas de soldagem existentes.

Para a indústria abre-se uma nova oportunidade pois a liga de alumínio 7075 é tão resistente quando o aço, mas pesando cerca de um terço. Essa relação entre resistência e peso oferece soluções muito práticas para toda a indústria de veículos.

 "As empresas poderiam usar os mesmos processos e equipamentos que já possuem para incorporar esta liga de alumínio super forte em seus processos de fabricação, e seus produtos poderiam ser mais leves e mais eficientes em termos de energia, enquanto ainda mantêm sua força.", destaca o professor da UCLA

É aqui que entra a indústria da bicicleta, aonde ela pode ser utilizada na construção de quadros de estrada, como de bicicletas elétricas, aonde um menor peso do quadro representa um menor consumo de energia e uma maior autonomia ao usuário.  De acordo com o professor da UCLA, a nova tecnologia de soldagem não só fecha a lacuna entre as ligas  AL6061 e os quadros de carbono, mas também oferece à indústria  um concorrente direto à tecnologia da fibra de carbono. Li e sua equipe já estão trabalhando com um fabricante de bicicletas, que está interessado em utilizar a tecnologia para produzir quadros com tubos de alumínio com a liga 7075

 

O artigo completo sobre a pesquisa com a utilização de nanopartículas para   a soldagem de ligas 7075 foi publicado na revista Nature Communications e pode ser encontrado nesse link: https://www.nature.com/articles/s41467-018-07989-y

(Nature - New Atlas)

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