Análise da influência da geometria da ferramenta na ligação por Friction Stir Welding de chapas finas em junta sobreposta

Abstract

A investigação desenvolvida no âmbito desta dissertação de Mestrado teve por objetivo analisar a influência da geometria da ferramenta na ligação em junta sobreposta, de chapas finas utilizando a tecnologia Friction Stir Welding (FSW). O material base utilizado foi a liga de alumínio 5754-H22, correntemente utilizada na fabricação de painéis para a indústria automóvel. As soldaduras estudadas foram realizadas utilizando os mesmos parâmetros de soldadura, à exceção da velocidade de translação, penetração e geometria da ferramenta. Foram comparadas três ferramentas, uma com pino cilíndrico e duas com pino cónico, e três velocidades de translação (350, 700 e 1000 mm/min). A penetração variou entre 1,1 e 1,2 mm. De modo a aferir a qualidade das ligações, procedeu-se à caracterização morfológica, mecânica e microestrutural de todas as soldaduras produzidas. Dos resultados obtidos foi possível concluir que algumas das soldaduras apresentam limitações a nível de resistência, resultantes da existência do defeito do tipo hooking em algumas soldaduras. Nas soldaduras realizadas com a velocidade de translação mais reduzida, de 350 mm/min, os resultados obtidos não diferem com a geometria da ferramenta utilizada. No entanto, para velocidades de translação superiores, a utilização da ferramenta CN6 mostrou não ser uma boa opção. As soldaduras realizadas com esta ferramenta apresentam defeitos geométricos severos para velocidades de translação elevadas, e, consequentemente, resistência mecânica reduzida. As soldaduras realizadas com as ferramentas CL6 e CN8, a velocidades de translação elevadas, não apresentam defeitos geométricos severos. Para estas soldaduras foi possível obter boa resistência mecânica, sendo estas ferramentas as mais apropriadas para serem utilizadas em produção industrial.

In this dissertation it is analyzed the influence of the tool geometry on the mechanical properties and defect formation in Friction Stir Lap Welding (FSLW) of very thin plates. The base material used was the 5754-H22 aluminum alloy. This aluminum alloy have been widely used in automobile structures. The welds were performed using the same welding parameters, except for the travel speed, penetration depth and tool geometry. There were used three tools, one with cylindrical pin and two with conical pin, and three travel speeds (350, 700 and 1000 mm/min). The penetration depth was set between 1,1 and 1,2 mm. Morphological, mechanical and microstructural analyses of all the welds was performed.. This analysis enabled to conclude that some welds had limitations in terms of strength, resulting from the existence of the hooking defect in some of the welds. For the welds performed with the lower travel speed, the results were the same even if there were used different tool geometries. However, increasing the travel speed, it was found that the use of CN6 tool is not good option to the industry. The welds performed with this tool had sever geometrical defects, for high travel speeds, and, consequently, low mechanical strength. The welds performed with the CN8 and CL6 tools, at high travel speeds, do not exhibit severe geometrical defects. For these welds good mechanical strength was obtained, showing that these tools are more appropriate to industrial use.