Caracterização Mecânica de Materiais Metálicos com Recurso a Ensaios de Corte

Abstract

O processo de Soldadura por Fricção Linear é uma técnica inovadora emergente na ligação de materiais metálicos no estado sólido na qual, o conhecimento do comportamento viscoplástico do material é essencial. Desta forma, advém a necessidade de realizar ensaios mecânicos com vista à correcta caracterização mecânica do comportamento do material a aplicar neste processo tecnológico. Com este estudo pretendeu-se caracterizar mecanicamente, com recurso a ensaios de corte, uma liga de alumínio de 4 mm de espessura, AA5083-H111, e duas ligas com 3 mm de espessura, o alumínio AA6082-T6 e, o cobre Cu-DHP. Para tal, foram ensaiados provetes com diversas geometrias de modo a averiguar a sua influência na qualidade dos resultados obtidos.

A avaliação da deformação foi realizada, quer segundo uma perspectiva local, seleccionando diversos pontos ao longo da zona útil das amostras, quer segundo uma perspectiva global, ou seja, determinando-se o valor médio da deformação ao longo da zona útil. Ambas as metodologias apresentaram resultados semelhantes nos locais onde a deformação foi, essencialmente, homogénea. De forma a complementar a avaliação da deformação foram ainda realizadas medições de dureza e análise metalográfica de forma a melhor compreender a evolução da deformação na direcção transversal à zona útil dos provetes.

A comparação de curvas tensão-deformação equivalentes em corte e em tracção, denotou boa concordância de resultados para o alumínio AA5083-H111. O mesmo não aconteceu com os outros dois materiais em estudo, onde se registou uma importante discrepância de resultados.

A realização de ensaios com inversão de trajectória permitiu obter resultados fiáveis para o alumínio AA5083-H111, mas o mesmo não sucedeu para o alumínio AA6082-T6.

Abstract

Friction Stir Welding is an emerging solid state welding technique for which the knowledge of the viscoplastic behaviour is essential, which makes the mechanical characterization of the material an important step in process parameters development.

With this study it was intended to characterize the mechanical behaviour, with recourse to shear tests, of a 4 mm thick aluminum alloy, AA5083-H111, and two 3 mm thick alloys, AA6082-T6 aluminum and Cu-DHP copper. With this purpose, specimens with two different geometries were tested in order to evaluate its influence in the results.

The deformation was evaluated either under a local perspective, selecting several points along the gauge section, and under a global perspective, i.e., determining the average deformation along a selected gauge section area. Both methodologies presented similar results in zones where the deformation was, essentially, homogeneous. Complementary hardness tests and metallographic analyses were performed in order to access the evolution of deformation in the transversal direction of the gauge section.

The comparison of equivalent stress-strain curves, in shear and traction, denoted a good agreement for the AA5083-H111 aluminum. The same didn´t happen for the other two alloys, for which an important difference of results was depicted.

The performance of shear test in reversed loading paths was successful for the AA5083-H111 aluminum. However, the same didn’t happen for the AA6082-T6 aluminum.