Análise de temperatura e binário na ligação por FSW de ligas de alumínio para aplicações aeronáuticas

Abstract

Este estudo teve por base investigar a influência dos diferentes parâmetros inicias na temperatura, binário e força axial desenvolvidos durante a soldadura pelo processo Friction Stir Welding (FSW) em ligas de alumínio. Com este objetivo, foram realizadas soldaduras com uma única ferramenta, onde se utilizaram diferentes velocidades de rotação de ferramenta e diferentes velocidades de avanço da mesma. Para tornar a análise mais interessante, foram utilizadas três ligas de alumínio tratáveis termicamente (AA2017-T451, AA66082-T651, AA7075-T651) e uma liga não tratável termicamente (AA5083-H111). A evolução do binário e da força axial foram registados pelo equipamento que produz a soldadura, enquanto a temperatura foi registada através de uma câmara termográfica. O pós-processamento e a análise dos dados obtidos quanto aos outputs acima descritos permitiu determinar os valores de binário máximo, binário de manutenção, força máxima, força de manutenção e temperatura de manutenção correspondente a cada um dos ensaios.Conclui-se deste estudo que, no processo de FSW, a velocidade de rotação e a velocidade de avanço da ferramenta interferem, de forma diferente, nos diferentes outputs em estudo. Particularizando, nos estudos efetuados, o ciclo térmico é regrado apenas pela velocidade de avanço, enquanto a velocidade de rotação teve uma menor influência nas temperaturas registadas. A evolução do binário revelou que o mesmo é significativamente influenciado quer pela velocidade de rotação, quer pela velocidade de avanço da ferramenta. A força axial é determinada pela velocidade de avanço da ferramenta em todas as ligas, à exceção da liga de alumínio AA6082. As diferentes ligas apresentaram evoluções similares, pelo que as diferentes propriedades não assumem um papel de peso nos outputs em estudo.

This study was based on investigating the influence of different parameters initiated by temperature, torque and axial force during welding by the Friction Stir Welding (FSW) process in aluminum alloys. With this objective, welds were performed with a single tool, using different tool rotation speeds and different feed speeds. To make the analysis more interesting, three heat-treatable aluminum alloys (AA2017-T451, AA66082-T651, AA7075-T651) and one non-heat-treatable alloy (AA5083-H111) were used.The evolution of torque and axial force was obtained from the welding machine, while the temperature was acquired using a thermographic camera. The post-processing and analysis of the data obtained regarding the above tolerated outputs determined the values of maximum torque, maintenance torque, maximum force, maintenance force and maintenance temperature corresponding to each of the tests.This study concludes that, in the FSW process, the rotation speed and the tool advance speed interfere, in a different way, in the different results under study. Specifically, in the accepted studies, the thermal cycle is governed only by the forward speed, while the rotation speed had a smaller influence on the recorded temperatures. The evolution of the torque revealed that it is significantly influenced by the rotation speed, by the tool feed speed. Axial force is determined by tool feedrate in all alloys except AA6082 aluminum alloy. The different alloys adopted similar evolutions, so that the different properties do not play a major role in the results under study.