Soldagem por resistência a ponto

Fusão: um pulso de corrente derrete uma lentilha (nugget) entre chapas presas

A soldagem por pontos por resistência une duas chapas metálicas sobrepostas em pontos pequenos, comprimindo-as entre eletrodos de cobre e passando uma corrente elétrica enorme. Cada ponto leva bem menos de um segundo e não precisa de metal de adição nem de gás. É assim que se montam carrocerias de carros: olhe dentro do vão de qualquer porta de carro e você verá fileiras de pequenas depressões redondas.

Foto: BMW Werk Leipzig, CC BY-SA 2.0 de, via Wikimedia Commons

Soldagem por pontos por resistência · um ponto em quatro momentos: aperto, solda, retenção, liberaçãoLeia os painéis da esquerda para a direita: eles mostram um ponto de solda em quatro momentos do seu ciclo, e os números correspondem às etapas abaixo.

Como funciona

Espreme. Um robô ou uma prensa fecha dois eletrodos de liga de cobre refrigerados a água sobre as chapas sobrepostas. Eles pressionam com uma força de alguns quilonewtons, mais ou menos o peso de algumas centenas de quilos.
Solde. Uma corrente de cerca de 5.000–20.000 amperes flui por um décimo a poucos décimos de segundo, a apenas alguns volts. A resistência (a oposição de um material à corrente) a transforma em calor, como no fio de uma torradeira. O contato entre as duas chapas é o que mais resiste, então aquece primeiro. Ali se forma uma lentilha (nugget, uma pequena poça de metal fundido), geralmente com 4–8 mm de diâmetro.
Mantenha. A corrente para, mas os eletrodos continuam pressionando enquanto a lentilha esfria e solidifica. A água que circula dentro dos eletrodos retira o calor, então o cobre fica frio e não solda na chapa.
Desmolde. Os eletrodos se abrem, deixando uma depressão rasa em cada face. O robô vai para o próximo ponto, geralmente alguns centímetros adiante ao longo do flange (a borda plana sobreposta).

Por que só o meio derrete. O cobre conduz eletricidade e calor várias vezes melhor que o aço, então os eletrodos quase não esquentam. O contato entre as chapas é o ponto mais quente, então a lentilha cresce de dentro para fora, escondida da vista.

Dados-chave

Materiais: Chapa de aço de baixo carbono e galvanizada, aço inoxidável; alumínio com máquinas especiais de alta corrente; fitas de níquel para baterias
Peças típicas: Carrocerias, portas e capôs de carros, gabinetes de eletrodomésticos, estantes de aço, baterias
Tamanho da peça: Chapas geralmente de 0,5–3 mm de espessura cada; conjuntos do tamanho de uma carroceria inteira
Precisão: Ponto posicionado com cerca de ±1 mm por um robô; a precisão geral da peça vem do dispositivo de fixação
Acabamento superficial: Uma pequena depressão redonda em cada face; geralmente escondida em um flange ou coberta por tinta
Tamanho de lote adequado: Produção em massa; pequenas máquinas de bancada também atendem oficinas de reparo e montadores de baterias
Custo de ferramental e máquinas: Algumas centenas de dólares para uma unidade pequena de bancada; cerca de US$ 100.000 ou mais para um robô com sua pinça de solda
Velocidade: Bem menos de um segundo por ponto; um robô faz cerca de um ponto a cada 1–3 segundos, incluindo os deslocamentos

Pontos fortes e limites

Pontos fortes

Muito rápida e fácil de automatizar
Sem metal de adição, gás ou fluxo: custo por solda muito baixo
O calor fica localizado, então as peças quase não deformam
Repetível depois que corrente, força e tempo são ajustados

Limites

Só para juntas sobrepostas (de lapela) em chapa fina
Une em pontos, não em um cordão contínuo, então não veda contra vazamentos
A lentilha fica escondida por dentro, então a qualidade é difícil de verificar sem ensaios destrutivos
As pontas dos eletrodos se desgastam e precisam ser retificadas (refeitas); o alumínio exige corrente muito maior

Onde é usado

AutomotivoBody-in-white (a casca da carroceria soldada, sem acabamento), portas, capôs, estruturas de bancos
EletrodomésticosGabinetes de máquinas de lavar, fornos e geladeiras
BateriasAbas de níquel que unem as células em baterias de e-bikes e ferramentas elétricas
Móveis e invólucros de metalEstantes de aço, armários de vestiário, painéis elétricos
FerroviárioPainéis de carroceria de vagões em aço inoxidável

Como reconhecê-lo

Fileiras de pequenas depressões redondas, com cerca de 5–8 mm de diâmetro, espaçadas uniformemente ao longo de um flange.
A mesma depressão aparece nas duas faces da junta.
Em metal nu ou inoxidável, um leve anel de cor de calor em volta de cada ponto.
Abra a porta ou o capô de um carro: as bordas da carroceria são cheias deles.

Compare com

Soldagem a arco7.1faz cordões contínuos e dá conta de chapas grossas, mas adiciona metal de adição e muito mais calor.Soldagem a laser7.4pode trocar fileiras de pontos por costuras contínuas para carrocerias mais rígidas, com um custo de equipamento muito maior.Soldagem ultrassônica7.7também une peças finas sobrepostas em pontos, mas com vibração e sem fusão; serve para folhas, fios e plásticos.

Assista

Welding Fabrication World · O processo, seus pontos fortes e seus usos, para iniciantes

The Weld Nugget · Como corrente, força e tempo formam a lentilha

FANUC America Corporation · Robôs soldando a lateral de uma carroceria, com uma faísca a cada ponto

ABB Robotics · Uma linha real de carrocerias na Volvo

Veja fotos reais

Wikipédia: Soldagem por pontos — fotos de robôs e máquinas de solda a ponto, mais um diagrama do processo
Busca de fotos no Wikimedia Commons

Lembre-se

Corrente, força de aperto e tempo são os três ajustes de toda solda a ponto.
O calor aparece onde as chapas se tocam, porque esse contato é o que mais resiste à corrente.
Uma carroceria é mantida unida por vários milhares desses pontos, quase todos feitos por robôs.