Efeitos dos parâmetros de soldagem por atrito linear (FSW) nas tensões residuais, microdureza e microestrutura em juntas dissimilares de ligas AA2014-T3 e AA7475-T761
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Tipo de produção
Dissertação
Data
2016
Autores
Silva, P. A. O.
Orientador
Delijaicov, Sergio
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Palavras-chave
Soldagem,Tensões residuais
Resumo
A soldagem por atrito e mistura linear (SAL) com pino não consumível ou Friction Stir Welding (FSW) é um processo de soldagem de estado sólido, desenvolvido no The Welding Institute (TWI) em 1991 que é objeto de crescente estudo e utilização, especialmente nas indústrias aeronáutica e aeroespacial, devido à sua aplicabilidade em ligas de alumínio de alta resistência, como AA 2XXX e AA 7XXX que não são soldáveis por processos convencionais. Do ponto de vista microestrutual, a soldagem por atrito linear tem como vantagens a preservação das propriedades mecânicas do material, baixa distorção do material, preservação de elementos de liga, obtenção de grãos finos e equiaxiais, garantindo propriedades mecânicas elevadas e ductilidade. Além disso, o processo não gera fumos, não utiliza gases e consumíveis, sendo assim, superior do ponto de vista ambiental. Este trabalho apresenta os efeitos da variação dos parâmetros de soldagem nos esforços, temperatura, tensões residuais, microestrutura e microdureza Vickers para juntas dissimilares de AA2024-T3 e AA7475-T761. Os resultados experimentais mostraram que a solda por atrito linear possui uma grande faixa de estabilidade de parâmetros para resultados de temperatura e esforços desejados e que, é necessário garantir o aporte de calor satisfatório pela otimização dos parâmetros mais significativos - rotação (rpm) e avanço (mm/min) - para execução de uma solda livre de defeitos. Os perfis de microdureza indicaram o efeito da redução do tamanho de grão em direção à ZTMA, bem como o efeito da recristalização no nugget. Já os perfis de tensões residuais, mostraram o efeito da pressão exercida pelo ombro na zona afetada, o alívio de tensões por temperatura no núcleo e a restrição das tensões residuais as zonas afetadas pela solda.
Friction Stir Welding (FSW) is a solid-state welding process developed by The Welding Institute (TWI) in 1991, which is an object of research and of growing usage, especially in aerospace and aeronautics industries due to its applicability for high-strength aluminum alloys, such as AA2XXX and AA7XXX series that are not weldable by conventional means. From the microstructural standpoint, friction stir welding presents the advantage of preserving mechanical properties, obtaining a fine and equiaxed grain structure in the weld nugget, ensuring elevated mechanical strength and ductility. In addition, the process does not generate fumes, does not require shielding gas or consumable materials, which makes it environmentally superior. This study presents the effect of the welding parameters variation on the results of forces, temperature, residual stresses and Vickers microhardness of dissimilar joints of AA2024-T3 and AA7475-T761. The results obtained showed that Friction Stir Welding has a wide stability range of parameter for satisfactory results of forces and temperature, and that it is necessary to grantee a minimum heat input by properly setting the most significant parameters – rotation speed (rpm) and feed rate (mm/min) - to obtain a defect free weld joint. Microhardness’ profiles showed the effect of the grain size refinement towards TMAZ as well as, the effect of recrystallization inside the nugget. Residual stresses’ profiles showed the shoulder pressure effect on TMAZ and the stress relief caused by high temperatures on the nugget region.
Friction Stir Welding (FSW) is a solid-state welding process developed by The Welding Institute (TWI) in 1991, which is an object of research and of growing usage, especially in aerospace and aeronautics industries due to its applicability for high-strength aluminum alloys, such as AA2XXX and AA7XXX series that are not weldable by conventional means. From the microstructural standpoint, friction stir welding presents the advantage of preserving mechanical properties, obtaining a fine and equiaxed grain structure in the weld nugget, ensuring elevated mechanical strength and ductility. In addition, the process does not generate fumes, does not require shielding gas or consumable materials, which makes it environmentally superior. This study presents the effect of the welding parameters variation on the results of forces, temperature, residual stresses and Vickers microhardness of dissimilar joints of AA2024-T3 and AA7475-T761. The results obtained showed that Friction Stir Welding has a wide stability range of parameter for satisfactory results of forces and temperature, and that it is necessary to grantee a minimum heat input by properly setting the most significant parameters – rotation speed (rpm) and feed rate (mm/min) - to obtain a defect free weld joint. Microhardness’ profiles showed the effect of the grain size refinement towards TMAZ as well as, the effect of recrystallization inside the nugget. Residual stresses’ profiles showed the shoulder pressure effect on TMAZ and the stress relief caused by high temperatures on the nugget region.