Otimização dos Parâmetros de Soldagem a Ponto Por Resistência Elétrica do Aço 22MnB5 para Aplicação no Setor Automotivo

Abstract

Para atingir padrões de redução da emissão de gases poluentes e eficiência no consumo de combustíveis sem prejudicar a segurança dos passageiros, os fabricantes de automóveis estão investindo no desenvolvimento de novos materiais que possam substituir os aços convencionais. Os Aços Avançados de Alta Resistência (AHSS) são alternativas promissoras, visto que podem ser trabalhados em chapas finas sem perder a alta resistência mecânica, a alta capacidade de absorção de energia e o bom desempenho em casos de colisão. Dentre eles, o aço 22MnB5 é o mais comumente utilizado no processo de estampagem a quente para a produção de componentes estruturais de geometria complexa; esse aço apresenta excelente aptidão à têmpera e pode atingir resistência à tração de cerca de 1500 MPa. Além disso, na indústria automotiva, o processo de soldagem mais empregado é a soldagem a ponto por resistência elétrica; cada veículo pode conter milhares de pontos de solda. Porém, o emprego dos AHSS constitui-se em um grande desafio para os processos de união, visto que estes materiais diferem bastante dos aços convencionais tanto em microestrutura quanto em propriedades mecânicas. Nesse contexto, o presente estudo propõe-se à otimização dos parâmetros de soldagem a ponto por resistência elétrica do aço 22MnB5. Objetivou-se definir a combinação ótima de parâmetros que oferecessem os melhores resultados quanto à maximização da resistência ao cisalhamento, da largura da lentilha de solda e da penetração e à minimização da indentação e da Zona Termicamente Afetada (ZTA). Os parâmetros do processo selecionados foram tempo de soldagem, corrente de soldagem, tempo de pós-pressão e tempo de subida de corrente. Para o planejamento dos experimentos, a coleta de dados e a análise dos mesmos, seguiu-se a Metodologia de Superfície de resposta e, posteriormente, para a otimização, foram empregados dois métodos, o Método do Critério Global (MCG) e o Erro Quadrático Médio Multivariado Ponderado (EQMMP). A comparação entre os métodos mostrou que o EQMMP foi mais eficiente em se aproximar dos alvos estabelecidos e gerar maiores resistência e largura da lentilha, ressaltando a importância de se empregar um método que considere a estrutura de correlação quando as múltiplas respostas são fortemente correlacionadas.