PG-EAM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Aeronáutica e Mecânica
EN PT
Dissertação de Mestrado 2025

Análise da integridade estrutural de uma junta tipo topo soldada em uma liga de alumínio ALCLAD AA 2024-T3 por FSW com ferramenta abaulada

Autor

Alexandre Sato Filho

Orientadores

Área de Concentração

Materiais, Manufatura e Automação

Programa

Engenharia Aeronáutica e Mecânica

Data de Defesa

12/12/2025

Número da Tese

80980

Resumo

Esta dissertação teve como objetivo realizar uma análise da integridade estrutural de uma junta tipo topo soldada em uma liga de alumínio Alclad AA 2024-T3 utilizando o processo de soldagem por fricção com ferramenta abaulada (FSW). A liga de alumínio AA 2024-T3 é amplamente utilizada em aplicações aeroespaciais devido à sua resistência e leveza. O FSW é um processo de soldagem inovador que envolve o atrito e a deformação plástica do material para formar uma junta sólida. Neste estudo, a ferramenta utilizada é do tipo abaulada, o que permite uma melhor dissipação de calor e controle da zona afetada pelo calor na junta soldada. São avaliados parâmetros como a microestrutura da zona termomecanicamente afetada, a resistência mecânica da junta e a presença de defeitos internos que possam comprometer a integridade da estrutura. Conforme modelagens termo-mecânicas recentes, a maior parcela do calor advém do ombro, com dependência direta de pressão de contato e rotação. Para isso, foram realizados ensaios de tração, ensaios de microdureza Vickers, análises macrográficas e microestruturais por microscopia eletrônica de varredura (MEV), bem como análises térmicas por meio de câmera infravermelha, visando à avaliação do comportamento estrutural. Os resultados obtidos demonstraram a viabilidade do processo com ferramenta abaulada. A análise térmica indicou que a temperatura máxima atingida durante o processo foi de aproximadamente 254 °C, com zonas de mistura bem definidas, embora tenha sido identificado um indício localizado de falta de penetração do pino. A análise do fluxo de calor mostrou predominância da contribuição do ombro da ferramenta, responsável por aproximadamente 59% da energia térmica total. De forma geral, os resultados permitiram avaliar a integridade estrutural das juntas soldadas e indicaram a relevância do controle dos parâmetros de soldagem e da geometria da ferramenta para aplicações estruturais.

Palavras-chave

Ligas de alumínio Soldagem por atrito Juntas soldadas Tensão residual Análise estrutural Método de elementos finitos Metalurgia Engenharia mecânica