Uso da soldadura por fricção linear para otimizar a resistência mecânica de juntas coladas sobrepostas

Abstract

O uso de ligações adesivas em alternativa aos métodos de fixação convencionais permite obter reduções de peso consideráveis. Este fator apresenta um papel fundamental na indústria atual, uma vez que a redução de peso garante melhorias em termos de consumos energéticos e de desempenho. Este trabalho tem como objetivo o uso de soldadura por fricção linear para otimizar a resistência mecânica de juntas coladas sobrepostas. Nesse sentido, o presente estudo visa produzir ligações soldadas, adesivas e híbridas de forma a estudar a sua resistência. As ligações híbridas são obtidas através de soldadura por fricção linear por ponto (FSSW) e uso do adesivo Araldite 420 A/B, em simultâneo.Foram concebidas duas séries de provetes dos 3 tipos de ligações a analisar com geometrias distintas, de forma a simular as configurações de junta habituais na indústria automóvel. Esta morfologia dos provetes permite a aplicação do adesivo e da soldadura em locais distintos. Para a obtenção dos provetes, chapas da liga de alumínio AA5083-H111 foram maquinadas até atingirem as geometrias pretendidas. As ligações criadas foram sujeitas a análises de macro e microestrutura, análises de dureza, ensaios de tração e análise às deformações locais.Verificou-se que as ligações híbridas foram as que apresentaram menores resistências em ambas as séries. As ligações que maior resistência apresentaram na série 1 foram as coladas e na série 2 as soldadas. Os provetes da primeira série apresentavam partes com espessuras muito finas onde ocorreu a rotura prematura. Os provetes híbridos da segunda série não apresentavam ligação das duas placas, por penetração insuficiente da ferramenta FSSW, e por haver contaminação da zona de soldadura com adesivo, servindo este último como barreira à soldadura.

The use of adhesive bonds as an alternative to conventional fastening methods leads to considerable weight reductions. This factor plays a key role in today's industry, since weight reduction ensures improvements in terms of energy consumption and performance.The main objective of this work is the use of friction stir spot welding to optimize the mechanical strength of bonded single lap joints. In that way, the presented study aims to produce welded, bonded and hybrid joints to study their strength. The hybrid joints were obtained by friction stir spot welding and use of the adhesive Araldite 420 A/B, simultaneously. Two sets of test pieces of the three types to be analyzed were designed with different geometries, to simulate the usual joint configurations in the automotive industry. This morphology of the test pieces allows the application of the adhesive and welding in different places. To obtain the test pieces, plates of aluminium alloy AA5083-H111 were machined to the desired geometries.The produced joints were subjected to macro and microstructure analyzes, microhardness tests, tensile-shear tests and local strain analyzes.It was verified that the hybrid joints presented lower strength in both sets. The joints that showed the greatest strength in set 1 were the bonded ones and in set 2 were the welded ones.The test pieces of set 1 presented very thin parts were premature rupture occurred. The hybrid joints of set 2 did not have connection between the two plates due to insufficient penetration of the FSSW tool and contamination of the welded zone with adhesive, the latter being used as a welding barrier.