Devido à crescente utilização de componentes eletrônicos nos veículos automotores, as exigências mecânicas nesses itens estão cada vez maiores. Nos primeiros veículos a eletrônica embarcada era inexistente, em meados do século passado, passou a ser pequena e utilizada somente para funções de funcionamento e pouco importantes para a segurança, e caso ocorresse alguma falha não havia risco de vida. Nos automóveis desenvolvidos nas últimas décadas, os componentes eletrônicos estão sendo utilizados em aplicações como controle de injeção de combustível, sistemas de tração e freios, direções elétricas e acionamento de air bags, que estão diretamente relacionadas à segurança. Os requisitos de qualidade desses itens elevaram-se consideravelmente exigindo operação em temperaturas extremas e grandes acelerações. O processo de união mais eficiente para satisfazer aos requisitos mecânicos ainda é o de soldagem, mas há dificuldade em realizar as uniões sem danificar o componente ou prejudicar as propriedades elétricas em peças finas, da ordem de décimos de milímetros na espessura, com diferentes camadas de revestimento. Este trabalho analisa o processo de soldagem em capacitores, utilizando uma fonte de soldagem por resistência do tipo inversora, estudando os parâmetros de operação necessários para realizar a união de uma chapa de aço com 0,6 mm de espessura recoberta com três camadas de diferentes materiais: cobre, níquel e superfície externa de ouro. Este componente deve ser soldado a uma peça de alumínio. A influência da corrente de soldagem, pressão dos eletrodos, tempo de aplicação da corrente e tempo de retenção sobre a qualidade da união, avaliada pela resistência à tração alcançada e capacidade de realizar a união sem dano aos componentes ou ocorrência de falhas na superfície, foi analisada utilizando projeto de experimentos (DOE). Os resultados experimentais comprovam a eficiência do processo para utilização neste tipo de componentes garantindo a qualidade da junta e do componente para o desempenho de sua função. / Due to the increasing use of electronics in vehicles, the mechanical demands on these items are increasing. In the first vehicles onboard electronics was nonexistent in the middle of the last century, came to be used only for small, operating functions and unimportant to safety, and when there was a failure there was life threatening. In cars developed in recent decades, the electronic components are being used in applications such as fuel injection control, drive systems and brakes, directions and drive electric air bags, which are directly related to safety. The quality requirements of these items rose considerably demanding operation at extreme temperatures and high accelerations. The joining process more efficient to meet the mechanical requirements is still welding, but there is difficulty in performing the joints without damaging the component or interfere with the electrical properties of thin pieces, exhibiting tenths of a millimeter in thickness of different coating layers. This study examines the welding process in capacitors, using a inverter resistance welding power source, studying the operation parameters required to perform the joining of a steel plate 0.6 mm thick coated with three layers of different materials: a copper layer, a nickel layer and an external gold layer. This component must be welded to an aluminum plate. The influence of welding current, electrode pressure, time of current application and retention time on the quality of the union, as assessed by tensile resistance and ability to perform achieved union without damage to components or occurrence of any failures, was analyzed using design of experiments (DOE). The experimental results demonstrate the efficiency of the welding process in such components assuring the quality to perform its function.

Devido à crescente utilização de componentes eletrônicos nos veículos automotores, as exigências mecânicas nesses itens estão cada vez maiores. Nos primeiros veículos a eletrônica embarcada era inexistente, em meados do século passado, passou a ser pequena e utilizada somente para funções de funcionamento e pouco importantes para a segurança, e caso ocorresse alguma falha não havia risco de vida. Nos automóveis desenvolvidos nas últimas décadas, os componentes eletrônicos estão sendo utilizados em aplicações como controle de injeção de combustível, sistemas de tração e freios, direções elétricas e acionamento de air bags, que estão diretamente relacionadas à segurança. Os requisitos de qualidade desses itens elevaram-se consideravelmente exigindo operação em temperaturas extremas e grandes acelerações. O processo de união mais eficiente para satisfazer aos requisitos mecânicos ainda é o de soldagem, mas há dificuldade em realizar as uniões sem danificar o componente ou prejudicar as propriedades elétricas em peças finas, da ordem de décimos de milímetros na espessura, com diferentes camadas de revestimento. Este trabalho analisa o processo de soldagem em capacitores, utilizando uma fonte de soldagem por resistência do tipo inversora, estudando os parâmetros de operação necessários para realizar a união de uma chapa de aço com 0,6 mm de espessura recoberta com três camadas de diferentes materiais: cobre, níquel e superfície externa de ouro. Este componente deve ser soldado a uma peça de alumínio. A influência da corrente de soldagem, pressão dos eletrodos, tempo de aplicação da corrente e tempo de retenção sobre a qualidade da união, avaliada pela resistência à tração alcançada e capacidade de realizar a união sem dano aos componentes ou ocorrência de falhas na superfície, foi analisada utilizando projeto de experimentos (DOE). Os resultados experimentais comprovam a eficiência do processo para utilização neste tipo de componentes garantindo a qualidade da junta e do componente para o desempenho de sua função. / Due to the increasing use of electronics in vehicles, the mechanical demands on these items are increasing. In the first vehicles onboard electronics was nonexistent in the middle of the last century, came to be used only for small, operating functions and unimportant to safety, and when there was a failure there was life threatening. In cars developed in recent decades, the electronic components are being used in applications such as fuel injection control, drive systems and brakes, directions and drive electric air bags, which are directly related to safety. The quality requirements of these items rose considerably demanding operation at extreme temperatures and high accelerations. The joining process more efficient to meet the mechanical requirements is still welding, but there is difficulty in performing the joints without damaging the component or interfere with the electrical properties of thin pieces, exhibiting tenths of a millimeter in thickness of different coating layers. This study examines the welding process in capacitors, using a inverter resistance welding power source, studying the operation parameters required to perform the joining of a steel plate 0.6 mm thick coated with three layers of different materials: a copper layer, a nickel layer and an external gold layer. This component must be welded to an aluminum plate. The influence of welding current, electrode pressure, time of current application and retention time on the quality of the union, as assessed by tensile resistance and ability to perform achieved union without damage to components or occurrence of any failures, was analyzed using design of experiments (DOE). The experimental results demonstrate the efficiency of the welding process in such components assuring the quality to perform its function.

Devido à crescente utilização de componentes eletrônicos nos veículos automotores, as exigências mecânicas nesses itens estão cada vez maiores. Nos primeiros veículos a eletrônica embarcada era inexistente, em meados do século passado, passou a ser pequena e utilizada somente para funções de funcionamento e pouco importantes para a segurança, e caso ocorresse alguma falha não havia risco de vida. Nos automóveis desenvolvidos nas últimas décadas, os componentes eletrônicos estão sendo utilizados em aplicações como controle de injeção de combustível, sistemas de tração e freios, direções elétricas e acionamento de air bags, que estão diretamente relacionadas à segurança. Os requisitos de qualidade desses itens elevaram-se consideravelmente exigindo operação em temperaturas extremas e grandes acelerações. O processo de união mais eficiente para satisfazer aos requisitos mecânicos ainda é o de soldagem, mas há dificuldade em realizar as uniões sem danificar o componente ou prejudicar as propriedades elétricas em peças finas, da ordem de décimos de milímetros na espessura, com diferentes camadas de revestimento. Este trabalho analisa o processo de soldagem em capacitores, utilizando uma fonte de soldagem por resistência do tipo inversora, estudando os parâmetros de operação necessários para realizar a união de uma chapa de aço com 0,6 mm de espessura recoberta com três camadas de diferentes materiais: cobre, níquel e superfície externa de ouro. Este componente deve ser soldado a uma peça de alumínio. A influência da corrente de soldagem, pressão dos eletrodos, tempo de aplicação da corrente e tempo de retenção sobre a qualidade da união, avaliada pela resistência à tração alcançada e capacidade de realizar a união sem dano aos componentes ou ocorrência de falhas na superfície, foi analisada utilizando projeto de experimentos (DOE). Os resultados experimentais comprovam a eficiência do processo para utilização neste tipo de componentes garantindo a qualidade da junta e do componente para o desempenho de sua função. / Due to the increasing use of electronics in vehicles, the mechanical demands on these items are increasing. In the first vehicles onboard electronics was nonexistent in the middle of the last century, came to be used only for small, operating functions and unimportant to safety, and when there was a failure there was life threatening. In cars developed in recent decades, the electronic components are being used in applications such as fuel injection control, drive systems and brakes, directions and drive electric air bags, which are directly related to safety. The quality requirements of these items rose considerably demanding operation at extreme temperatures and high accelerations. The joining process more efficient to meet the mechanical requirements is still welding, but there is difficulty in performing the joints without damaging the component or interfere with the electrical properties of thin pieces, exhibiting tenths of a millimeter in thickness of different coating layers. This study examines the welding process in capacitors, using a inverter resistance welding power source, studying the operation parameters required to perform the joining of a steel plate 0.6 mm thick coated with three layers of different materials: a copper layer, a nickel layer and an external gold layer. This component must be welded to an aluminum plate. The influence of welding current, electrode pressure, time of current application and retention time on the quality of the union, as assessed by tensile resistance and ability to perform achieved union without damage to components or occurrence of any failures, was analyzed using design of experiments (DOE). The experimental results demonstrate the efficiency of the welding process in such components assuring the quality to perform its function.

Este trabalho objetivou a caracterização mecânica e a análise de falha de dois tipos de juntas compósitas através de ensaios mecânicos, em que uma das juntas era composta por dois laminados de fibras de carbono recoberto em ambas as faces por tecido de fibra de vidro reforçando uma matriz termoplástica (PPS-C) unidos via soldagem por resistência elétrica, e a outra confeccionada com dois laminados de fibras de carbono reforçando uma matriz de resina epóxi (EPX-C) unidos via colagem por filme de resina epoxídica. Os dois tipos de juntas foram submetidos a impacto único transversal de 10 J, condicionamento higrotérmico, além de carregamento em fadiga compressiva no plano nas mais diversas combinações destes processos degradativos de suas propriedades mecânicas. Observou-se, que a junta termorrígida colada de EPX-C apresentou a maior resistência mecânica em flexão em quatro pontos (F4P) na condição original (como-manufaturada), assim como os maiores valores de resistência residual para as várias condições de degradação mecânica e higrotérmica a que foi submetida. Por sua vez, a junta termoplástica soldada de PPS-C exibiu, em termos percentuais, menores reduções dos valores de resistência à flexão sob as condições avaliadas, relativamente às perdas apresentadas pela junta EPX-C em idênticas circunstâncias. A análise macroscópica da superfície de fratura de ambas as juntas indicou que o modo de falha predominante da junta termorrígida foi interfacial enquanto que, para a junta PPS-C, o modo de falha predominante foi o intralaminar. Análises fratográficas através da microscopia eletrônica de varredura (MEV) evidenciaram para a junta termorrígida EPX-C, uma alta adesão entre fibra/matriz, porém uma relativamente fraca interação entre os aderentes (laminado) e o filme adesivo de colagem, enquanto que, para a junta termoplástica PPS-C, reduzidas interações fibra/matriz forem inferidas na camada externa de PPS-V do aderente assim como entre a malha metálica resistiva e os filmes puros de PPS que a revestiam. Em ensaios de resistência ao cisalhamento interlaminar (ILSS), os espécimes retirados da junta EPX-C na condição virgem evidenciaram uma colagem uniforme/homogênea, enquanto que, para a junta PPS-C, os espécimes de ensaio usinados a partir da junta virgem indicaram a ocorrência de efeitos de degradação térmica altamente localizada nas bordas soldadas. / This study aimed to mechanical characterization and failure analysis of two kinds of composite single-lap joints by mechanical tests, in which a single-lap joint was made of two adherents of carbon fibers coated on both sides with glass fiber fabric reinforcing a thermoplastic matrix (PPS-C) welded via resistance welding, and the another type made of two adherents of carbon fibers reinforcing an epoxy matrix (EPX-C) bonded by epoxy adhesive film. The two types of single-lap joints were subjected to single transverse impact of 10 J, hygrothermal conditioning, and compressive fatigue loading in the plane in various combinations of these degradative processes of mechanical properties. It was observed that the thermosetting bonded joint EPX-C showed the highest strength in four point-flexure test in the original condition (as-manufactured), as well as greater residual strength values for the various conditions of mechanical and hygrothermal degradation which was subjected. In turn, the welded thermoplastic joint PPS-C exhibited, in percentage terms, smaller reductions in flexural strength values under the tested conditions, in respect of losses showed by EPX-C in similar circumstances. Macroscopic analysis of the fracture surfaces from both joints indicated that the predominant failure mode was interfacial to thermosetting while for PPS-C joint, the predominant failure mode was intralaminar. Analysis of fracture surfaces by scanning electron microscopy (SEM) showed, for thermosetting joints EPX-C, a high adhesion between fiber/matrix, but a relatively weak interaction between adherents and the bonding adhesive film, whereas for thermoplastic joint PPS-C, reduced interactions fiber/matrix are inferred in the outer layers of PPS-V and between metal mesh and the pure PPS films that coated it. In the interlaminar shear strength tests (ILSS), the specimens removed from the EPX-C joint in the pristine condition showed a uniform/homogeneous bonding along the joint area, while for PPS-C joint, coupons extracted from pristine condition joint indicated the occurrence of degradation caused by thermal effects localized in the welded edges.

Este trabalho objetivou a caracterização mecânica e a análise de falha de dois tipos de juntas compósitas através de ensaios mecânicos, em que uma das juntas era composta por dois laminados de fibras de carbono recoberto em ambas as faces por tecido de fibra de vidro reforçando uma matriz termoplástica (PPS-C) unidos via soldagem por resistência elétrica, e a outra confeccionada com dois laminados de fibras de carbono reforçando uma matriz de resina epóxi (EPX-C) unidos via colagem por filme de resina epoxídica. Os dois tipos de juntas foram submetidos a impacto único transversal de 10 J, condicionamento higrotérmico, além de carregamento em fadiga compressiva no plano nas mais diversas combinações destes processos degradativos de suas propriedades mecânicas. Observou-se, que a junta termorrígida colada de EPX-C apresentou a maior resistência mecânica em flexão em quatro pontos (F4P) na condição original (como-manufaturada), assim como os maiores valores de resistência residual para as várias condições de degradação mecânica e higrotérmica a que foi submetida. Por sua vez, a junta termoplástica soldada de PPS-C exibiu, em termos percentuais, menores reduções dos valores de resistência à flexão sob as condições avaliadas, relativamente às perdas apresentadas pela junta EPX-C em idênticas circunstâncias. A análise macroscópica da superfície de fratura de ambas as juntas indicou que o modo de falha predominante da junta termorrígida foi interfacial enquanto que, para a junta PPS-C, o modo de falha predominante foi o intralaminar. Análises fratográficas através da microscopia eletrônica de varredura (MEV) evidenciaram para a junta termorrígida EPX-C, uma alta adesão entre fibra/matriz, porém uma relativamente fraca interação entre os aderentes (laminado) e o filme adesivo de colagem, enquanto que, para a junta termoplástica PPS-C, reduzidas interações fibra/matriz forem inferidas na camada externa de PPS-V do aderente assim como entre a malha metálica resistiva e os filmes puros de PPS que a revestiam. Em ensaios de resistência ao cisalhamento interlaminar (ILSS), os espécimes retirados da junta EPX-C na condição virgem evidenciaram uma colagem uniforme/homogênea, enquanto que, para a junta PPS-C, os espécimes de ensaio usinados a partir da junta virgem indicaram a ocorrência de efeitos de degradação térmica altamente localizada nas bordas soldadas. / This study aimed to mechanical characterization and failure analysis of two kinds of composite single-lap joints by mechanical tests, in which a single-lap joint was made of two adherents of carbon fibers coated on both sides with glass fiber fabric reinforcing a thermoplastic matrix (PPS-C) welded via resistance welding, and the another type made of two adherents of carbon fibers reinforcing an epoxy matrix (EPX-C) bonded by epoxy adhesive film. The two types of single-lap joints were subjected to single transverse impact of 10 J, hygrothermal conditioning, and compressive fatigue loading in the plane in various combinations of these degradative processes of mechanical properties. It was observed that the thermosetting bonded joint EPX-C showed the highest strength in four point-flexure test in the original condition (as-manufactured), as well as greater residual strength values for the various conditions of mechanical and hygrothermal degradation which was subjected. In turn, the welded thermoplastic joint PPS-C exhibited, in percentage terms, smaller reductions in flexural strength values under the tested conditions, in respect of losses showed by EPX-C in similar circumstances. Macroscopic analysis of the fracture surfaces from both joints indicated that the predominant failure mode was interfacial to thermosetting while for PPS-C joint, the predominant failure mode was intralaminar. Analysis of fracture surfaces by scanning electron microscopy (SEM) showed, for thermosetting joints EPX-C, a high adhesion between fiber/matrix, but a relatively weak interaction between adherents and the bonding adhesive film, whereas for thermoplastic joint PPS-C, reduced interactions fiber/matrix are inferred in the outer layers of PPS-V and between metal mesh and the pure PPS films that coated it. In the interlaminar shear strength tests (ILSS), the specimens removed from the EPX-C joint in the pristine condition showed a uniform/homogeneous bonding along the joint area, while for PPS-C joint, coupons extracted from pristine condition joint indicated the occurrence of degradation caused by thermal effects localized in the welded edges.

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