Comportamento à fadiga de amplitude variável da liga AA6082-T651 contendo juntas soldadadas por fricção linear.

Abstract

RESUMO A soldadura por fricção linear é um processo recente e simples de soldadura no estado sólido, sem adição de material. Este apresenta vantagens sobre os processos convencionais de soldadura por fusão e tem sido utilizado com sucesso em ligas de alumínio. Um dos materiais onde o processo tem apresentado melhores resultados é a liga de alumínio AA6082-T651. Na solicitação dinâmica de estruturas com juntas soldadas por processos convencionais, a resistência à fadiga constitui o modo de dano determinante para o seu dimensionamento. Para o caso de solicitações de amplitude variável é habitual utilizar-se a lei de Miner, a qual antevê uma acumulação de dano igual à unidade no momento da falha por fadiga, ou seja, os danos acumulam-se e a rotura por fadiga ocorre se a soma dos danos ultrapassar a unidade. Contudo, para o caso de juntas soldadas tem vindo a verificar-se que a falha por fadiga ocorre para valores de dano acumulado muito inferiores à unidade. Para o caso da soldadura por fricção linear não existem dados experimentais obtidos com solicitações de amplitude variável para demonstrar se esta tendência se mantém. A redução de resistência à fadiga está associada a factores geométricos, metalúrgicos, falta de homogeneidade do material e defeitos de soldadura. Para o caso de soldadura por fricção linear prevê-se que existam benefícios na resistência à fadiga, devido à menor concentração de tensões associada à geometria das juntas topo-a-topo. Porém, eventuais alterações de propriedades mecânicas, como a redução da tensão de cedência e da dureza, podem levar a uma diminuição da resistência à fadiga. Outro factor importante será a presença de defeitos de soldadura. Torna-se assim essencial efectuar um estudo experimental que permita obter as curvas de fadiga (S-N) para posterior utilização em projecto de estruturas soldadas por este processo, e conhecer qual o valor de dano acumulado a usar nas previsões de vida à fadiga (lei de Miner), de estruturas solicitadas submetidas a carregamentos de amplitude variável. O programa experimental deste trabalho abrange a realização de algumas séries de ensaios de fadiga de amplitude constante e variável, em provetes com juntas soldadas topo-atopo para obtenção de curvas S-N. Complementarmente, serão efectuados medições de durezas e análises microestruturais.

The friction stir welding is a recent and simple process of welding in the solid state, without material addition. This presents advantages over the conventional processes of fusion welding and has been used successfully in aluminum alloys. One of the materials where the process has presented better result is the aluminum alloy AA6082-T651. In the dynamic loading of structures with joint welded by conventional processes, the fatigue strength constitutes the way of determinative damage for its design. For the case of variable amplitude loading it´s usual to use Miner´s law, which predicts an accumulation of damage equal to the unit at the moment of the fatigue crack, it means that the damages are accumulated and the fatigue failure occurs if the amount of damages exceeds the unit. However, in case of welded joints the fatigue crack occurs for values of accumulated damage very inferior to the unit. In case of the friction stir welding doesn`t exist experimental results with variable amplitude loading to demonstrate if this trend also applies. The reduction of fatigue strength is associated to geometric and metallurgic factors, lack of homogeneity of the material and weld defects. In case of friction stir welding is predictable the existence of fatigue strength benefits, due to lower stress concentration associated to the geometry of the butt joints. However, eventual modifications of mechanical properties, as the reduction of yield strength and hardness, can lead to a reduction of the fatigue strength. Another important factor will be the presence of weld defects. It will be crucial to carried out an experimental study that allows to get the fatigue curves (S-N) for posterior use in project of structures welded by this process, and to know which value of accumulated damage to use in the prediction of fatigue lives (Miner`s law), of loading structures submitted to variable amplitude loading. In the experimental program of this work will be carried out some series of fatigue tests at constant and variable amplitude, in samples with welded butt joints to obtain S-N curves. Complementarily, the following studies will be made: microstructural analyzes and hardness measurements. Key-words: Friction stir weld, fatigue test at constant and variable amplitude loading, Miner`s law, aluminum alloy AA6082-T651.