Soldadura por fricção linear de ligas de alumínio

Abstract

A investigação desenvolvida neste trabalho teve como índole principal a caracterização das propriedades mecânicas dos materiais de base, em particular das que podem ser relevantes para o processo de soldadura por fricção linear. Para a elaboração e análise do trabalho experimental foi necessário recorrer a métodos e conhecimentos apreendidos ao longo da carreira académica em Engenharia Mecânica. O estudo compreendeu dois tipos de ligas de alumínio (AA5083-H111 e AA6082-T651), em chapas com espessuras de 3, 4, 6 e 8 mm. Para a caracterização mecânica e microestrutural das ligas de alumínio em estudo realizaram-se ensaios metalográficos, de microdureza e de tracção à temperatura ambiente e a temperaturas até 400 ºC, em todas as chapas.

Na análise metalográfica visualizaram-se as microestruturas das ligas, nas diversas espessuras de chapa, dando especial atenção à presença de precipitados e ao tamanho de grão. A dimensão do tamanho de grão foi determinada através do método de Heyn, verificando-se que varia com a liga e espessura da chapa. A dureza foi determinada através de ensaios de microdureza com carga de 50 g, tendo-se verificado que é praticamente uniforme em cada liga. A liga 6082-T651 apresenta valores de dureza (120 HV0,05) superiores aos medidos na liga 5083-H111 (86 HV0,05).

Estes materiais foram também submetidos a ensaios de tracção à temperatura ambiente e a 240 ºC, 320 ºC e 400 ºC, em todas as espessuras. A liga 5083-H111 apresentou à temperatura ambiente menor resistência mecânica que a liga 6082-T651, mas superior alongamento na rotura. Contudo, na liga 6082-T651 observou-se uma perda de ductilidade para a temperatura de 320 ºC.

Depois de concluídos todos os ensaios de tracção retiraram-se e analisaram-se as superfícies de fractura dos provetes. Os resultados obtidos demonstraram a cada temperatura qual o modo de fractura que ocorreu. Para a liga 5083-H111 registou-se comportamento dúctil para todas as temperaturas de ensaio, apresentando o material superfícies de fractura compostas apenas por “dimples”. Na liga 6082-T651 ocorreram fracturas dúcteis, compostas

apenas por “dimples”, para temperaturas de ensaio superiores a 240 ºC; à temperatura de 240 ºC e temperatura ambiente registaram-se fracturas por “quasi-clivagem”. Foram ainda determinadas as leis de encruamento dos materiais com recurso à realização de um estudo que compreendeu a simulação numérica dos resultados obtidos experimentalmente nos ensaios de tracção à temperatura ambiente. Verificou-se que o comportamento à tracção dos materiais estudados é bem caracterizado através das leis de encruamento de Swift e Voce.