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Estudo do desempenho mecânico de solda(s) ponto por fricção (FSpW) da liga AA6181-T4

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Estudo do desempenho mecânico de solda(s) ponto por fricção (FSpW) da liga AA6181-T4

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Título Estudo do desempenho mecânico de solda(s) ponto por fricção (FSpW) da liga AA6181-T4
Autor Rosendo, Tonilson de Souza
Orientador Strohaecker, Telmo Roberto
Co-orientador Santos, Jorge Fernandez dos
Data 2009
Nível Doutorado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Minas, Metalúrgica e de Materiais.
Assunto Comportamento mecânico
Ligas de alumínio
Soldagem por fricção
Resumo Uma nova tecnologia de soldagem, denominada Friction Spot Welding (FSpW) utiliza uma ferramenta rotativa especial que transfere energia térmica e mecânica ao material sendo soldado. O processo se destina à soldagem de juntas sobrepostas, primariamente para ligas leves, mas, em teoria, é aplicável a qualquer material que apresente boa plasticidade. A crescente competitividade tem motivado as indústrias à otimização de processos, o que tem levado ao uso cada vez mais expressivo de ligas leves nas indústrias automobilística e aeronáutica. Soma-se a isto a necessidade de redução do consumo de combustível em veículos, dada a crescente preocupação com as questões do meio ambiente. Estes fatores tornam o processo FSpW um grande atrativo seja na substituição ou no uso complementar de tecnologias consagradas como soldagem a ponto por resistência elétrica e a LASER (indústria automobilística) e rebitagem (indústria aeronáutica). Neste trabalho foi feito um estudo da aplicabilidade do processo FSpW para a liga de alumínio 6181-T4 que tem forte apelo na indústria automotiva. O estudo teve como objetivo avaliar os efeitos dos parâmetros de processo, na microestrutura, na geometria da junta e no desempenho mecânico, além de buscar a otimização do processo para a liga em estudo. Tal otimização foi feita por meio do estudo dos mecanismos de fratura das soldas sob solicitação monotônica de cisalhamento e de tração. Juntas sobrepostas foram produzidas utilizando condições de soldagem variadas, por meio de diferentes combinações de velocidade de rotação e tempo de processamento. Os resultados obtidos mostraram que soldas de alta resistência e de reprodutibilidade são possíveis com este novo processo. O botão de solda FSpW da liga 6181-T4 é constituído de três elementos (União Principal, União Secundária e Cunha). As características destes elementos, somada às transformações metalúrgicas decorrentes do processo, afetam fortemente o comportamento em fratura das juntas e, conseqüentemente, o seu desempenho mecânico.
Abstract A new welding technique referred to as Friction Spot Welding (FSpW) suitable to produce overlap joints uses a spindle to transfer mechanical and thermal energy to the material being welded. Although initially developed for lightweight alloys this welding technique is suitable to virtually any material presenting some degree of plasticity. The process has shown potential applicability to complementary use together with other well established techniques such as resistance and LASER spot welding and riveting. In this work a study of the application of the FSpW process for the automotive aluminium alloy 6181-T4 was performed. Overlap joints were produced with different welding conditions by using different combinations of tool rotation speed and welding time. The objectives were the assessment of the welding parameters on the strength, microstructure and geometry of the joints, as well as the optimization of the process. The welded joints were assessed mechanically and metallurgically aiming the investigation of the mechanisms of joint formation and the optimization of the welding parameters. The methodology used for the optimization of the welding parameters was the fracture mechanisms of the joints under shear and tension loads. The results revealed that sound welds with high strength and toughness are possible to be produced with the 6181-T4 alloy using this process. Moreover, the metallurgical investigation revealed that the spot joint is comprised by three elements: Primary Union, Secondary Union and Rim. It was found that the characteristics of these three elements in addition to the metallurgical transformations imposed to the material play a fundamental role on the fracture behaviour of the joints and thus, on its mechanical behaviour.
Tipo Tese
URI http://hdl.handle.net/10183/18981
Arquivos Descrição Formato
000731441.pdf (13.65Mb) Texto completo Adobe PDF Visualizar/abrir

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