Programa de Pós-Graduação de Mestrado e Doutorado em Engenharia Mecânica
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- Dureza e tensões residuais em chapas espessas e dissimilares de alumínio soldadas por atrito linear e mistura (salm) utilizando os métodos por carretel, superior, inferior e duplo passe(2022) Pinto, G. C.O processo de soldagem por atrito e mistura linear (SALM) ou Friction Stir Welding (FSW) foi desenvolvido por Thomas Wayne no The Welding Institute (TWI) em 1991, trazendo como característica principal o fato de se dar sem que o material a ser soldado atinja o seu ponto de fusão. O SALM vem sendo amplamente estudado com grande foco na indústria aeronáutica e aeroespacial, em ligas de alumínio da série AA 7XXX que antes não eram soldáveis por métodos convencionais. Este trabalho foca no estudo e comparação características mecânicas de chapas de alumínio dissimilares AA7181 – T7651 e AA7475 – T7351 de 12 mm de espessura, soldadas pelo processo de FSW através dos métodos por carretel, superior, inferior e duplo passe. Após soldagem das chapas, com parâmetros predefinidos e indicados pela literatura, foram retirados corpos de prova para posterior análise e ensaios. Foram realizados ensaios como o de tensão residual pelo método do furo cego, microdureza Vickers e análise metalográfica. Foi observado na medição de dureza uma distribuição característica em forma de “W”, onde o maior valor de dureza encontrado foi de 190 HV para o método superior, inferior e duplo passe, enquanto que o menor valor encontrado foi de 115 HV para o método do carretel. A análise de tensões residuais revelou que o método do carretel leva aos menores valores de tensões residuais trativas, com um máximo de 185 MPa e o método de duplo passe leva aos maiores valores de tensões residuais trativas, com um máximo de 233 MPa
- Efeito dos parâmetros de soldagem por atrito linear (FSW) nas tensões residuais, dureza e microestrutura em juntas de aço ao boro 22MnB5(2021) Vittorini, EduardoDesenvolvido em 1991 pelo Dr. Wayne M. Thomas, pesquisador do The Welding Institute (TWI), a soldagem linear por atrito (SLA) ou Friction Stir Welding (FSW) é um processo de soldagem de estado sólido, fazendo uso de temperatura e principalmente deformação plástica. Desenvolvido primeiramente para soldagem de ligas de alumínio, o processo foi ganhando destaque ao longo dos anos devido a sua versatilidade, segurança, baixa geração de resíduos e capacidade de soldar materiais que os métodos de solda por fusão não conseguem, criando possibilidades totalmente novas para diversos ramos da indústria, como a aeroespacial, automotiva e militar. Adicionalmente, o processo promove uma série de vantagens para a microestrutura do material em relação a métodos convencionais: preserva as propriedades mecânicas, refina os grãos e gera uma pequena zona termicamente afetada (ZTA). Este trabalho identificou uma janela de parâmetros para a solda de ligas 22MnB5 com rotação de 500 rpm e velocidade de avanço de 60 mm/min. Além disso, investigou o impacto desse processo nas tensões residuais, microestrutura e dureza. Percebeu-se grande dependência da correta usinagem da ferramenta para a obtenção de uma solda com qualidade, além do aumento da vida útil da mesma. Encontrou-se, para a microdureza, um aumento da faixa de 200 % em relação ao metal base, aumento esse que começa a ocorrer já na zona de ZTA. Identificou-se que mesmo tendo atingido a temperatura de austenitização do material durante a solda, ainda é preciso encontrar uma janela de parâmetros que gere um aporte térmico maior e que possa garantir a transformação de toda fase austenítica para martensita por toda a peça, sem necessitar de tratamentos térmicos posteriores. A tensão residual encontrada na zona de mistura do material chegou bem próxima ao valor da tensão de escoamento do metal base, 82 %
- Simulação do processo de solda por fricção e mistura (FSW) utilizando o método dos volumes finitos(2021) Corteze, Matheus RodriguesEste trabalho traz a simulação do processo de soldagem FSW para validação de análise computacional de dados. Os processos de soldagem auxiliam na fabricação de qualquer componente, independente do tamanho e tipo de estrutura final. Dentre esses processos, tem-se a Soldagem por Atrito e Mistura Linear, que foi desenvolvida na Inglaterra pelo TWI, em 1991. Esse processo consiste na união de juntas em seu estado sólido, sendo largamente utilizado na indústria aeronáutica, para substituição de rebites da fuselagem. Já que as ligas de alumínio apresentam melhor desempenho para esta indústria, utilizou-se neste trabalho as ligas de alumínio da serie AA7050-T7451, em placas de 8 mm de espessura para realização dos ensaios que serviram de base de dados para preenchimento do software SIMCENTER STAR-CCM+. Na simulação computacional as geometrias foram modeladas e foi criada uma malha numérica, atraves da análise de volumes finitos, fiel aos modelos físicos do experimento, calibrando o modelo. Com o objetivo de capturar todos os detalhes dimensionais dos componentes utilizou-se malha do tipo poliédrica para as geometrias de análise. Ao final da simulação, foram coletados os dados de temperatura e analisado a discrepância entre os dados experimentais e os computacionais. Os valores encontrados virtualmente para a quantidade de calor gerado e as temperaturas das peças durante o processo de soldagem foram validados e apresentaram uma excelente precisão, já que o erro para os valores obtidos pelo equacionamento é menor que 0,1% quando comparados aos obtidos pela simulação. Portanto, foi possível encontrar uma relação entre as variáveis de processo (rotação e avanço), tendo sua relação equacionada com uma ótima precisão, sendo possível estimar a quantidade de calor gerado para outros valores destes parâmetros de processo sem necessariamente realizar um ensaio físico; permitindo o entendimento dos fenômenos físicos e auxiliando no desenvolvimento de novas tecnologias, identificando, isolando e testando variações virtualmente com baixo custo e tempo, resultando em parâmetros precisos para otimização do processo.