Análise das condições do processo em soldadura FSW de chapas de alumínio com elevada espessura

Abstract

Na presente dissertação foi estuda a influência dos principais parâmetros no processo de soldadura por Friction Stir Welding (FSW) de chapas de alumínio de elevada espessura. Para isso, foram realizadas simulações de soldadura topo a topo em chapas de 10mm de espessura das ligas de alumínio AA2017-T451, AA5083-H111, AA6082-T651 e AA7075-T651. Foram utilizadas duas ferramentas diferentes, alterando-se a velocidade de rotação e velocidade de avanço para cada amostra. Foram coletados dados de binário e força axial na ferramenta durante a etapa de penetração no material base e durante a movimentação linear da ferramenta, utilizando o próprio equipamento que realizou a soldadura. A temperatura foi coletada utilizando uma câmera termográfica. A partir destas informações foi possível relacionar os 3 outputs com os parâmetros utilizados em cada amostra, determinando a influência de cada um no processo. Por fim foram realizadas analises da macroestrutura da soldadura em seções cortadas de algumas amostras selecionadas. Foi possível observar diminuição da temperatura do processo com aumento da velocidade de avanço, assim como diminuição do binário com o aumento da velocidade de rotação e diminuição da velocidade de avanço e, por fim, aumento da força axial com o aumento da velocidade de avanço. Analisando a seção transversal destas amostras selecionadas, observou-se maiores zonas de mistura em amostras que obtiveram temperaturas mais elevadas durante a movimentação linear da ferramenta. A utilização de uma ferramenta com pino apresentou pouca influência nos valores de temperatura e diminuição do binário e força axial.

In the present dissertation the influence of the main processes parameters of Friction Stir Welding (FSW) in thick aluminum plates was studied. Welds in butt configuration were simulated (Bead on plate) in 10mm thick plates of AA2017-T451, AA5082-H111, AA6083-T651 and AA7075-T651 aluminum alloys. Two different tools were used, changing de rotation speed and travel speed for each sample.Torque and axial force data were collected during the penetration phase into the base material and during the linear movement of the tool by the same equipment responsible for performing the welds. The temperature was collected using a thermographic camera. From this data it was possible to relate the three outputs analyzed with the process parameters used in each sample, and determine its influence. At last, macrostructure analyses on the cross section of selected samples were conducted.It was possible to observe a decrease in the process temperature with an increase in the travel speed, as well as a decrease in torque with increasing rotational speed and decreasing the travel speed and, finally, increase of the axial force with the increase of the travel speed, and no significant influence of the rotation speed. Analyzing the cross section of these selected samples, larger stirring zones were observed in samples that had higher temperatures during the linear movement of the tool. The use of a tool with a pin also showed no significant influence in temperature values and a decrease in torque and axial force.