Soldadura de polímeros utilizados na indústria automóvel - Alves, Cristiano Fernando Lopes (2021)
A indústria global enfrenta uma procura emergente de plásticos produzidos mais rapidamente, de forma mais limpa, em maiores quantidades e com maior qualidade. Uma vez que o público em geral está cada vez mais consciente do impacto do consumo de bens do dia-a-dia no ambiente, a indústria encontra-se gradualmente a transitar para processos de fabrico mais ecológicos. Esta questão é particularmente relevante na indústria automóvel, uma vez que os métodos atuais de ligação entre peças poliméricas são excessivamente poluentes e desnecessariamente morosos, uma vez que recorrem a colas/adesivos, e o processo de colagem é normalmente manual ou pouco automatizado. Por estas razões, a soldadura a laser tem sido cada vez mais utilizada como método de ligação na indústria automóvel. O principal desafio da soldadura de dois termoplásticos reside na junta, apresentando geralmente fraca resistência, em comparação com o material base. Este trabalho visa, portanto, determinar os efeitos de reforços e cargas minerais na qualidade das juntas de polipropileno, tipicamente utilizado na indústria automóvel para componentes interiores. Os reforços e cargas minerais utilizados são fibra de vidro e talco, respetivamente, e a influência da composição na resistência da junta é também estudada. Primeiro, é realizado um estudo paramétrico para encontrar os parâmetros ideais do processo e, em seguida, é também avaliado o impacto dos reforços e das cargas minerais nas suas respetivas concentrações. O presente estudo emprega o método de soldadura por transmissão laser e recorre a ensaios de tração para induzir corte na junta e avaliar a sua resistência. Além disso, outras técnicas como a espetrofotometria de infravermelho próximo e a microscopia eletrónica de varrimento foram utilizadas para determinar a refletância do componente transmissivo no comprimento de onda de 1064 nm, e para determinar os mecanismos de falha na junta e a influência dos reforços no comportamento mecânico da junta, respetivamente. Os resultados mostraram um efeito positivo associado a percentagens mais elevadas de fibra de vidro, em particular, houve uma melhoria na resistência de aproximadamente 7.5% para uma concentração de 40% e uma melhoria de 8.5% para uma concentração de 50%. Por outro lado, notou-se um resultado negativo para concentrações de talco mais elevadas. Os resultados sugerem que a soldadura por transmissão a laser tem grande potencial para substituir métodos de ligação comummente utilizados entre componentes termoplásticos, em várias indústrias, em particular na automóvel.