Solda por fricção e mistura a ponto em chapas automotivas de aço de baixo teor de carbono
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Tipo de produção
Dissertação
Data
2021
Autores
Barbosa, C. E. C.
Orientador
Delijaicov, Sergio
Periódico
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Citação
BARBOSA, C. E. C. Solda por fricção e mistura a ponto em chapas automotivas de aço de baixo teor de carbono. 2021. 160 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo, 2021. Disponível em: https://doi.org/10.31414/EM.2021.D.131398.
Texto completo (DOI)
Palavras-chave
solda por atrito,soldagem automotiva
Resumo
Os processos de solda na manufatura automobilística estão em constante aprimoramento e um fator determinante é necessidade de minimizar custos mantendo a qualidade das juntas sobrepostas no processo de armação. Neste contexto a soldagem por fricção e mistura mecânica a ponto (Friction Stir Spot Welding - FSSW), decorrente do processo de soldagem por fricção e mistura mecânica (Friction Stir Welding - FSW) é um processo ainda pouco aplicado neste meio, principalmente em juntas de aço. Inventado e patenteado em 1991 por Thomas, W.M. et al., no The Weld Institute (TWI) do Reino Unido, o processo FSW utiliza de uma técnica extremamente prática, que consiste em unir materiais no estado sólido por atrito, através de altas taxas de deformação plástica. Friction Stir Spot Welding é um processo versátil, sustentável e com baixo consumo de energia, possibilitando assim grandes ganhos econômicos na sua aplicação. O presente trabalho investigou a utilização deste processo em chapas de baixo teor de carbono, com espessura da 0,7 milímetros. Devido as particularidades do processo foi desenvolvido um perfil de ferramenta diferenciado visando ganho de resistência e sua aplicabilidade. Para isso foi avaliando a influência dos parâmetros do processo como rotação do pino, profundidade de penetração e o tempo de permanência, correlacionando os resultados da resistência máxima de cisalhamento, com a força axial aplicada, o torque utilizado, a potência, a temperatura nas zonas termicamente afetadas e a microestrutura obtida no corpo de prova após o processo de solda. Os resultados mostraram uma solda de alta qualidade e resistência para a aplicação do perfil da ferramenta no material selecionado. Os valores médios de força máxima de cisalhamento obtidos foram de 7,48 kN, com desvio padrão de 0,98 kN. As variáveis de profundidade de penetração e rotação mostraram grande influência na obtenção e qualidade da junta, influenciando diretamente na temperatura durante o processo. O tempo de permanência não mostrou significância estatística como variável sensível neste estudo. Dentro da janela de parâmetros selecionados, os valores de rotação 1700 rpm e penetração 0,97 milímetros, levaram às temperaturas mais elevadas. Os valores otimizados sugeridos para aplicação são a rotação de 1400 rpm, penetração de 0,8 a 0,9 milímetros, tempo de permanência 3 segundos
Welding processes in automobile manufacturing are constantly being improved and a determining factor is the need to minimize costs while maintaining the quality of overlapping joints in the frame process. In this context, friction welding and mechanical mixing at the spot (Friction Stir Spot Welding - FSSW), resulting from the process of welding by friction and mechanical mixing (Friction Stir Welding - FSW) is a process not often applied in the field, especially in joints of steel. Invented and patented in 1991 by Thomas, WM et al., at The Weld Institute (TWI) in the United Kingdom, the FSW process uses an extremely practical technique, which consists of joining materials in solid state by friction, through high rates of plastic deformation. Friction Stir Spot Welding is a versatile, sustainable process with low energy consumption, thus enabling great economic gains in its application. The present work investigated the use of this process in low-carbon plates, with a thickness of 0.7 mm. Due to the particularities of the process, a differentiated tool profile was developed to gain strength and its applicability. For this, the influence of process parameters such as pin rotation, penetration depth and residence time was evaluated, correlating the results of maximum shear strength, with the axial force applied, the torque used, the power, the temperature in the zones thermally affected and the microstructure obtained in the specimen after the welding process. The results showed a high-quality weld and strength for the application of the tool profile on the selected material. The mean values of maximum shear force obtained were 7.48 kN, with a standard deviation of 0.98. The penetration depth and rotation variables showed influence in obtaining the quality of the joint, directly influencing the temperature during the process. Time of permanence did not show statistical significance as a sensitive variable in this study. Within the selected parameter window, the values of rotation 1700 rpm and penetration 0.97 millimeters led to higher temperatures. The suggested optimized values for application are 1400 rpm rotation, 0.8 to 0.9 mm penetration, dwell time 3 seconds
Welding processes in automobile manufacturing are constantly being improved and a determining factor is the need to minimize costs while maintaining the quality of overlapping joints in the frame process. In this context, friction welding and mechanical mixing at the spot (Friction Stir Spot Welding - FSSW), resulting from the process of welding by friction and mechanical mixing (Friction Stir Welding - FSW) is a process not often applied in the field, especially in joints of steel. Invented and patented in 1991 by Thomas, WM et al., at The Weld Institute (TWI) in the United Kingdom, the FSW process uses an extremely practical technique, which consists of joining materials in solid state by friction, through high rates of plastic deformation. Friction Stir Spot Welding is a versatile, sustainable process with low energy consumption, thus enabling great economic gains in its application. The present work investigated the use of this process in low-carbon plates, with a thickness of 0.7 mm. Due to the particularities of the process, a differentiated tool profile was developed to gain strength and its applicability. For this, the influence of process parameters such as pin rotation, penetration depth and residence time was evaluated, correlating the results of maximum shear strength, with the axial force applied, the torque used, the power, the temperature in the zones thermally affected and the microstructure obtained in the specimen after the welding process. The results showed a high-quality weld and strength for the application of the tool profile on the selected material. The mean values of maximum shear force obtained were 7.48 kN, with a standard deviation of 0.98. The penetration depth and rotation variables showed influence in obtaining the quality of the joint, directly influencing the temperature during the process. Time of permanence did not show statistical significance as a sensitive variable in this study. Within the selected parameter window, the values of rotation 1700 rpm and penetration 0.97 millimeters led to higher temperatures. The suggested optimized values for application are 1400 rpm rotation, 0.8 to 0.9 mm penetration, dwell time 3 seconds