Soldagem por pulso magnético para montagem de EV

Este barramento de cobre e alumínio foi montado com soldagem por pulso magnético. Foto cortesia da PSTproducts GmbH

A soldagem por pulso magnético pode conectar terminais resistentes a cabos grossos com alta compressão, alta resistência e baixa resistência. Foto cortesia da PSTproducts GmbH

Um sistema típico de soldagem por pulso magnético inclui uma fonte de alimentação, que contém um banco de capacitores, um sistema de comutação de alta velocidade e uma bobina. Foto cortesia da PSTproducts GmbH

Na soldagem por pulso magnético, os capacitores são descarregados em uma bobina feita sob medida para a montagem. Isso cria um intenso campo magnético transitório. Este campo magnético induz correntes parasitas em quaisquer materiais condutores próximos, na direção oposta à corrente primária. Os campos opostos resultam em uma alta força de repulsão, que impulsiona a peça mais próxima da bobina em alta velocidade em direção à peça estacionária, resultando em um alto impacto entre os dois metais. Foto cortesia da PSTproducts GmbH

A revolução dos veículos eléctricos está a colocar numerosos desafios de montagem aos engenheiros, tais como como unir metais diferentes e como fixar terminais grandes em cabos grossos. Ironicamente, uma tecnologia centenária, a soldagem por pulso magnético (MPW), poderia ser a resposta para esses problemas.

Um processo sem contato, o MPW usa pressão eletromagnética para acelerar uma peça metálica e produzir um impacto contra outra peça metálica. A ligação atômica criada por este processo é semelhante à ligação criada pela soldagem por explosão. A técnica pode ser usada para unir metais semelhantes e diferentes.

O MPW foi originalmente desenvolvido no final de 1800 como um método para formar chapas metálicas. Na década de 1960, o processo de conformação foi adaptado a um processo de soldagem dos fechamentos finais de varetas de combustível nuclear.

Um sistema típico de soldagem por pulso magnético inclui uma fonte de alimentação, que contém um banco de capacitores, um sistema de comutação de alta velocidade e uma bobina. As peças a serem unidas são inseridas na bobina, o banco de capacitores é carregado e a chave de alta velocidade é acionada. À medida que a corrente é aplicada à bobina, um campo magnético é criado e o componente externo colapsa sobre o componente interno.

Uma quantidade significativa de energia (5 a 200 quilojoules) é armazenada nos capacitores, que são carregados em alta tensão (3.000 a 30.000 volts). Os capacitores são então descarregados através de barramentos de baixa indutância e altamente condutivos em uma bobina feita sob medida para a montagem. A corrente resultante assume a forma de uma onda senoidal amortecida. As correntes de pico durante este processo variam entre dezenas de milhares e milhões de amperes, com larguras de pulso medidas em microssegundos.

Isto cria um campo magnético transitório extremamente intenso nas proximidades da bobina. O campo magnético induz correntes parasitas em quaisquer materiais condutores próximos, na direção oposta à corrente primária. Os campos opostos na bobina e na peça resultam em uma alta força de repulsão. Esta força impulsiona a peça mais próxima da bobina em alta velocidade em direção ao alvo, a peça estacionária, resultando em um alto impacto entre os dois metais.

A pressão de impacto afasta contaminantes e óxidos da superfície das peças e proporciona contato íntimo através da interface da junta, criando uma ligação de estado sólido sem derreter os materiais. Não há zona afetada pelo calor e a pureza dos metais, na superfície e abaixo da superfície, é preservada.

Como resultado, o processo é particularmente adequado para unir metais diferentes, como cobre e alumínio, uma vez que são criados poucos ou nenhuns compostos intermetálicos. A junta é estanque aos gases e mais forte que os materiais originais.

As propriedades magnéticas dos materiais da peça não são relevantes. O campo eletromagnético é forte o suficiente para que qualquer metal condutor funcione.

As peças a serem unidas devem estar localizadas de 1 a 2 milímetros uma da outra, para que possam ser aceleradas. Apesar da curta distância, a velocidade da peça no impacto pode ser bem superior a 300 metros por segundo.