Otimização do processamento por fricção linear (FSP) na liga AA5083

Abstract

Com a evolução das técnicas e processos tecnológicos de ligação, surgiu em 1991 a soldadura por fricção linear (FSW) como uma das soluções mais promissoras com vista ao desenvolvimento sustentável, pelo facto de ser um processo simples, sem grandes custos energéticos e reciclável. As alterações macroestruturais e o ganho de propriedades mecânicas das soldaduras por FSW conduziram à sua uma adaptação para ser utilizada no melhoramento das propriedades mecânicas de materiais, aparecendo portanto o Friction Stir Processing (FSP). O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da geometria da ferramenta, em particular do pino, e das suas velocidades de rotação e de avanço nas propriedades microestruturais e mecânicas da zona processada (ZP) por FSP. Foi feita a caracterização da morfologia, microestrutura e dureza nas zonas obtidas por FSP na liga AA5083-H111. Foram utilizadas ferramentas com a mesma base (shoulder) e pinos diferentes, com formas cónica roscada, cilíndrica roscada com rasgo, prismática de base quadrada, piramidal quadrangular e cilíndrica roscada. As velocidades de rotação usadas foram 1000 e 1500 rpm enquanto as velocidades de avanço foram 40, 80 e 120 mm/min. Os resultados obtidos revelam que a zona processada com geometria mais adequada e maior dureza foi obtida com a ferramenta de pino em forma de pirâmide quadrangular, e velocidade de rotação mais baixa. Esta ferramenta com velocidade de rotação de 1000 rpm e velocidade de avanço 80 mm/min proporcionou uma zona processada com uma largura de 9,1 mm, ângulo 31,7º, dureza média de 89 Vickers e tamanho de grão compreendido entre 2,5 e 5 m.

Along with the evolution of the techniques and technological processes of material joining, appeared friction stir welding (FSW), in 1991, as one of the most promising solutions that would allow for sustainable development, being a simple, energetically economic and a recyclable process. The macro-structural changes and the gain of mechanical properties in the processed area of materials welded by FSW led to an adaptation of the technique for use in improving the mechanical properties of the material surface, thus appearing the Friction Stir Processing (FSP). The aim of this study was to evaluate the influence of the geometry of the tool and its pin in particular, as well as its rotation and traverse speeds, in the mechanical properties of the processed zone (PZ) by FSP. The morphology, microstructure and hardness of the processed zone obtained by FSP in the alloy AA5083-H111 were characterized. Tools with the same shoulder but with different pins were used, their shapes being conical threaded, cylindrical threaded with and without tearing, prismatic with square base and square pyramidal. The rotational speeds used were 1000 and 1500 rpm while the traverse speeds were 40, 80 and 120 mm/min. The results showed that the processed zone with the most adequate geometry and highest hardness was obtained using the tool with the quadrangular pyramid pin and the lowest rotation speed. This tool, with a rotation speed of 1000 rpm and a traverse speed of 80 mm/min, produced a processed zone with a width of 9,1 mm, a 31,7o angle, an average hardness of 89 Vickers, and a grain size ranging from 2,5 to 5 microns.