PG-EAM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Aeronáutica e Mecânica
EN PT
Dissertação de Mestrado 2018

Análise de integridade estrutural de uma junta tipo topo soldada em liga de alumínio Alclad AA2024-T3 por FSW na indústria aeroespacial

Autor

José Antonio Pio Cintra Filho

Orientador

Área de Concentração

Materiais, Manufatura e Automação

Data de Defesa

27/11/2018

Número da Tese

75392

Resumo

A soldagem por Friction Stir Welding é uma técnica utilizada para junção de materiais de espessuras e materiais similares e dissimilares sem a utilização de adição de material e com temperaturas de processos abaixo do ponto de fusão das ligas utilizadas, trabalhando restritamente com deformação plástica. A utilização do alumínio da família 2XXX na indústria aeroespacial já é vastamente utilizada em diversos tipos de componentes estruturais, porém a versatilidade da utilização com a adição do Alclad que é o alumínio 99% de pureza em camadas nas superfícies e entre o alumínio AA 2024-T3, torna-se o desafio em questão. De acordo com estes fatores, este estudo tem como objetivo a soldagem por FSW utilizando uma liga de alumínio Alclad AA 2024-T3 com uma ferramenta cilíndrica fazendo o uso de uma fresadora vertical para consolidar o processo. Foram estudados 47 parâmetros de processos de soldagem e inspecionados, apontando cada um de seus defeitos oriundos da solda quente, fria ou mista até chegar a uma junta consolidada. Em decorrência destes fatores foram analisados os resultados juntamente com um modelo termomecânico e análise de temperatura superficial de soldagem, aferidos em seis pontos com termopares tipo K com a utilização de aquisição de dados, a excelência das junções preliminares e a consolidada, avaliando seu desempenho em: resistência mecânica, análise metalúrgica, distribuição de dureza, mecânica da fratura, estudo termomecânico com a utilização da força de forjamento como um parâmetro primordial para a realização do processo e a análise de temperatura superficial de soldagem no processo. Diante deste contexto, a modelagem termomecânica modelo demonstra que a temperatura de soldagem máxima para uma dada liga de alumínio pode ser prevista a partir da geometria da ferramenta, parâmetros de soldagem, temperatura de solidificação e da difusividade térmica do material, abrangendo a possibilidade de correlacionar dados de temperatura de várias ligas de alumínio e a energia por unidade de comprimento de solda. Adicionalmente os efeitos da resistência mecânica da junta soldada por FSW comparada com o material base é expressivamente satisfatória mesmo na presença de defeitos, obtendo 65,90% de eficiência sem tratamento térmico adicional e 54,5% de eficiência com tratamento adicional e com uma melhoria de 40,9% de deformação em comparação com a junta soldada sem tratamento térmico.

Palavras-chave

Ligas de alumínio Soldagem por atrito Juntas soldadas Propriedades mecânicas Indústria aeroespacial Metalurgia Engenharia mecânica