Morfologia e comportamento mecânico de juntas dissimilares soldadas por fricção linear (FSW)

Abstract

A soldadura por fricção linear (FSW) surge como um método de soldadura inovadora e amplamente requisitada para indústrias de ponta, como a indústria aeroespacial, naval e automotiva. O processo emerge como uma tecnologia substituta e vantajosa em relação aos processos de soldadura por fusão convencional, especialmente na união de materiais considerados não soldáveis e materiais dissimilares.O objetivo deste trabalho é averiguar quais as condições de fabricação que viabilizem a produção de soldaduras de boa qualidade, utilizando materiais com diferentes características. Nesse sentido, foram utilizadas as ligas de alumínio AA2017-T4, AA5083-H111 e AA6082-T6 sob a forma de chapas de 3 mm de espessura. Parâmetros do processo, como a velocidade de soldadura, posição dos materiais de base na junta e o uso de diferentes geometrias de ferramenta foram alvos de estudo. Para a pesquisa da soldabilidade de juntas em T dissimilares e tridissimilares usando o FSW, pretende-se estudar o efeito das alterações dos parâmetros citados na morfologia e no comportamento global das soldaduras produzidas. Os fluxos do material e a microestrutura das juntas soldadas foram examinados por microscopia ótica, procurando relacionar as caraterísticas observadas com as condições intrínsecas de processamento. A fim de obter uma visão quantitativa e qualitativa do comportamento mecânico das juntas, foram executados os testes de microdureza e ensaios de tração e de fadiga, exclusivos para as soldaduras sem defeitos. Foram adquiridas soldaduras sólidas e de boa qualidade tanto na ligação de materiais tridissimilares e dissimilares, contudo era essencial a sua concepção utilizando ferramentas progressivas. Nas soldaduras realizadas com ferramentas simples, constatou-se que maiores rácios entre velocidade de soldadura e velocidade de avanço favoreciam o aparecimento de defeitos macroscópicos de maior dimensão, como defeitos de túnel e kissing bond. Deste modo, a velocidade de avanço e a geometria da ferramenta alteraram significativamente os estados de mistura e a estrutura da soldadura.

Friction stir welding (FSW) arises as a modern and widely required welding method for leading industries, such as aerospace, naval and automotive industries. O process emerges as an alternative and advantageous technology in relation to conventional fusion welding processes, especially in a union of materials considered non-weldable and dissimilar materials.The purpose of this work is to investigate which manufacturing conditions enable the production of high-quality welds, using materials with different characteristics. In these sense, AA2017-T4, AA5083-H111 and AA6082-T6 aluminum alloys were used in the shape of 3 mm thick plates. Process parameters, such as welding speed, position of base materials in the joint and the use of different tool geometries were study targets.For the research of dissimilar and tridissimilar T-joint weldability using FSW, it is expected to study the effect of the variations in the parameters cited in morphology and overall behavior of the welds produced.The material fluxes and the microstructure of the welded joints were examined by optical microscopy, trying to relate the characteristics observed with the inherent conditions of processing. In order to obtain a quantitative and qualitative view of the joint’s mechanical behavior, microhardness tests and tensile and fatigue tests were performed, exclusive to free-defect welds. Robust and high-quality welds were acquired for both tridissimilar and dissimilar materials bonding, however, its design using progressive tools was essential. In welds performed with simple tools, it was found that higher ratios between welding speed and traverse speed favored the appearance of larger macroscopic defects, such as tunnel defects and kissing bond. Thus, the traverse speed and the tool geometry significantly altered the mixing states and the welding structure.