Ligação de aços com baixo teor em carbono pelo processo Tool Assisted Friction Welding

Abstract

In the present dissertation the thermomechanical conditions in welding of low carbon steels by the Tool Assisted Friction Spot Welding (TAFSW) process are studied. For this purpose, spot welds were made in steels with different characteristics through tools with variable diameter. In some situations, the speed of rotation of the tool was also varied. The base materials used in the study were DC01 soft steel, DX51D galvanized steel, high strength steels HC 220 LA and HC 420 LA, as well as Dual Phase steel DP 600. In order to analyze the thermal cycles generated by the welding process, temperature measurements were made using a thermographic camera. The induced transformations in the base metals by the welding process were evaluated through measurements of hardness and metallographic analysis.The study allowed to conclude that the maximum temperatures reached during the execution of the welds by TAFSW are strongly dependent on the diameter of the tool. More precisely, it has been observed that there is a maximum temperature threshold associated with each tool diameter. This maximum temperature range is never exceeded, regardless of the characteristics of the base material or the speed of rotation. It has also been observed that both the characteristics of the base metals and the presence of galvanized coatings on the surface of the sheets influence the generation of heat. The mechanical strength of the welds, quantified by the increase of the hardness, is conditioned by the maximum temperatures reached and the grain size of the base material.

Na presente dissertação são estudadas as condições termomecânicas em soldadura de aços de baixo teor em carbono pelo processo Tool Assisted Friction Spot Welding (TAFSW). Para tal realizaram-se soldaduras por pontos em aços com diferentes características e utilizando ferramentas com diâmetro variável. Em algumas situações fez-se também variar a velocidade de rotação da ferramenta. Os materiais base utilizados no estudo foram o aço macio DC01, o aço galvanizado DX51D, os aços de alta resistência HC 220 LA e HC 420 LA, e ainda, o aço Dual Phase, DP 600. Com o objetivo de analisar os ciclos térmicos gerados pelo processo de soldadura foram efetuadas medições de temperatura com recurso a uma câmara termográfica. As transformações induzidas nos metais base pelo processo de soldadura foram avaliadas através da realização de medições de dureza e análises metalográficas.O estudo efetuado permitiu concluir que as temperaturas máximas atingidas durante a execução das soldaduras por TAFSW são fortemente dependentes do diâmetro da ferramenta. Mais precisamente, observou-se que existe um patamar de temperatura máxima associado a cada diâmetro da ferramenta. Esse patamar de temperatura máxima nunca é excedido, independentemente das características do material base ou da velocidade de rotação. Observou-se também que, quer as características dos metais base, quer a presença de revestimentos galvanizados na superfície das chapas, ambas influenciam a geração de calor. A resistência mecânica das soldaduras, quantificada através do parâmetro aumento de dureza, é condicionada pelas temperaturas máximas alcançadas e pelo tamanho de grão do material de base.