Estudo do processo de solda ponto por resistência utilizado na fabricação de capacitores eletrolíticos de alumínio

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Lopes, Weslen Rosiak
• Orientador(a): Veit, Hugo Marcelo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Soldagem por resistência elétrica; Capacitores eletrolíticos; Juntas soldadas
• Palavras-chave em Inglês: Welding; Resistance spot welding; Capacitors; Aluminum; Tin; Copper; Steel
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/291657

Este estudo contribui significativamente para a área de soldagem, focando na microsoldagem por resistência em materiais com propriedades distintas, como alumínio, estanho, cobre e aço, com ênfase na aplicação em capacitores eletrolíticos de alumínio. Esses componentes eletrônicos são cruciais para o armazenamento e liberação rápida de carga elétrica, frequentemente utilizados como filtros para atenuar oscilações de tensão e corrente (ripple) em circuitos eletrônicos. O estudo envolveu a soldagem da liga de alumínio AW3003 e de uma chapa de aço de baixo carbono revestida por camadas de cobre e estanho, obtidas por eletrodeposição. Para otimizar a resistência mecânica das juntas de soldagem, minimizar a variabilidade nos resultados e assegurar um acabamento estético adequado, foi desenvolvido um planejamento de experimentos (Design of Experiments - DOE). Nesse planejamento, foram analisadas diversas combinações de corrente elétrica (variando entre 12 kA e 20 kA), tempo de solda (variando entre 8 ms e 12 ms) e força dos eletrodos (entre 94 N e 125 N). O objetivo era não apenas melhorar a resistência mecânica das juntas, mas também evitar a exposição do aço ao ambiente, o que poderia resultar em corrosão. Os resultados obtidos indicaram que a corrente elétrica é o fator mais determinante na resistência mecânica da junta, sendo diretamente proporcional à área da zona de solda. Além disso, o aumento da corrente provoca o escoamento das camadas de estanho e cobre para as regiões periféricas da soldagem. A análise estatística, realizada com o software Minitab, revelou que a combinação ideal de parâmetros para maximizar a carga para ruptura e a estabilidade da solda inclui uma corrente de 18 kA, um tempo de solda de 8 ms e uma força de 125 N nos eletrodos. Sob esses parâmetros, 150 amostras testadas suportaram uma força média de 1083 N para o arrancamento das juntas de solda, com um desvio padrão de 105 N, sem comprometer o padrão estético do componente. Além disso, a resistência das juntas a tensões residuais geradas por contração e expansão foi avaliada através de ensaios de choque térmico, nos quais os parâmetros recomendados demonstraram resultados satisfatórios. As análises microestruturais realizadas com microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de dispersão de energia (EDS) e microscopia óptica revelaram que as interfaces das soldas realizadas sob altas correntes e curto tempo apresentaram ligações em estado sólido, nas quais não houve fusão suficiente para permitir uma difusão atômica significativa e a formação de intermetálicos, contrastando com as soldas realizadas com intervalos de tempo mais longos.