Ligação por Friction Stir Welding de chapas finas em junta sobreposta

Abstract

Nesta tese analisa-se a aplicação da tecnologia de soldadura por Friction Stir Welding (FSW) na ligação de chapas finas em junta sobreposta. Com este objetivo são estudadas soldaduras efetuadas em duas ligas de alumínio, uma tratável termicamente (6082-T6) e uma não-tratável termicamente (5754-H22), selecionadas por apresentarem mecanismos de endurecimento diferentes e, por isso, comportamentos mecânicos distintos a temperaturas elevadas, conduzindo a propriedades dissemelhantes em termos de soldabilidade. Com o objetivo de realizar uma análise comparativa da soldabilidade das duas ligas foram realizadas soldaduras numa gama alargada de condições de fabrico, obtidas variando quer a geometria e dimensões da ferramenta de soldadura, quer os parâmetros de soldadura, nomeadamente, as velocidades de rotação e de avanço, o ângulo de ataque e a penetração da ferramenta. Todas as soldaduras foram analisadas com vista a caracterizar a evolução da morfologia, microestrutura e resistência mecânica em função dos parâmetros de processo. Esta análise permitiu concluir que a influência da penetração da ferramenta na qualidade superficial das soldaduras é notória, apresentando tendências diferentes para cada uma das ligas. Enquanto para a liga tratável termicamente se observou que, com a ferramenta de base cónica lisa, a penetração não deveria ultrapassar em muito a espessura da chapa superior, para a liga não-tratável termicamente os melhores resultados foram obtidos para penetrações da ferramenta próximas da espessura total de ambas as chapas. A análise metalográfica permitiu ainda revelar a presença de defeitos internos, do tipo Hooking e Kissing-Bond, para a todas as soldaduras analisadas, independentemente da liga em estudo. A liga 5754-H22 apresentou em qualquer caso soldabilidade superior à da liga 6082-T6, pois permitiu obter soldaduras sem defeitos macroscópicos para uma gama mais alargada de condições de soldadura. Como esperado, atendendo à natureza das ligas, observaram-se também diferenças importantes entre os materiais base em termos da resistência mecânica final das ligações, a qual se verificou ser fortemente condicionada quer pela heterogeneidade de propriedades mecânicas nas soldaduras, relativamente ao metal base, quer pela presença de defeitos do tipo Hooking em ambas as extremidades dos cordões de soldadura.