ANÁLISE E MONITORIZAÇÃO DE UMA TECNOLOGIA DE SOLDADURA – APLICAÇÃO À LIGAÇÃO DE LIGAS DE ALUMÍNIO PARA A INDÚSTRIA NAVAL

Abstract

A influência dos diferentes parâmetros de processo sobre o binário, a potência de soldadura e a penetração da ferramenta em soldaduras produzidas por Tool Assisted Friction Spot Welding (TAFSW) em diferentes ligas de alumínio, foi estudada na presente dissertação. Para tal, as soldaduras foram realizadas em controlo de força, com recurso a ferramentas de vários diâmetros, usando diferentes velocidades de rotação. Como materiais de base foram utilizadas três ligas de alumínio tratáveis termicamente (AA2017-T451, AA6082-T651, AA7075-T651) e uma liga de alumínio não tratável termicamente (AA5083-H111). As medições de temperatura foram realizadas com o auxílio de uma câmara termográfica e o binário foi registado através do equipamento onde foram produzidas as soldaduras. Também se registou para cada instante a posição que a ferramenta ocupava. O processamento dos dados do processo permitiu comparar os ciclos térmicos e os valores do binário para as diferentes condições de soldadura testadas. De entre todos os ensaios realizados, foi selecionado um nicho para análise metalográfica.O trabalho desenvolvido permitiu concluir que, para o processo TAFSW, as dimensões da ferramenta, velocidade de rotação e a força axial influenciam a evolução da penetração da ferramenta. As diferentes propriedades dos materiais demonstraram influência nos valores de binário de manutenção, potência de soldadura e velocidade de rotação da ferramenta alcançados. Somente o binário estabiliza depois da força axial atingir o valor imposto, a temperatura apresenta uma evolução ao longo do processo de constante crescimento. Verificou-se que tanto o diâmetro da ferramenta como a velocidade de rotação têm forte influência nos valores de binário manutenção. De acordo com os presentes resultados, enquanto que o aumento no diâmetro da ferramenta resulta num forte aumento dos valores de binário, o aumento da velocidade de rotação leva a uma diminuição dos mesmos.

The influence of different process parameters on the torque, welding power, and tool penetration in welds produced by Tool Assisted Friction Spot Welding (TAFSW) on different aluminum alloys was studied in this dissertation. For this, welds were performed under force control, using tools of various diameters and different rotation speeds. The base materials used were three heat-treatable aluminum alloys (AA2017-T451, AA6082-T651, AA7075-T651) and a non-heat treatable aluminum alloy (AA5083-H111). Temperature measurements were carried out with the help of a thermal imaging camera and the torque was recorded through the equipment where the welds were produced. The position of the tool at each moment was also recorded. The processing of the process data allowed to compare the thermal cycles and the torque values for the different welding conditions tested. Among all the tests carried out, one niche was selected for metallographic analysis. The work developed concluded that for the TAFSW process, the tool dimensions, rotation speed and axial force influence the evolution of tool penetration. The different properties of the materials showed influence on the maintenance torque values, welding power, and tool rotation speed achieved. Only the torque stabilizes after the axial force reaches the imposed value, the temperature presents an evolution throughout the process of constant growth. It was found that both the tool diameter and the rotation speed have a strong influence on the maintenance torque values. According to the present results, while an increase in tool diameter results in a significant increase in torque values, an increase in rotation speed leads to a decrease in the same.