Modelagem numérica para determinação do aporte térmico em soldas a ponto por fricção (FSpW) da liga AA2198-T8

Abstract

O objetivo principal do presente trabalho foi determinar o aporte térmico utilizado na execução de soldas FSpW através de modelagem numérica simplificado no qual a ferramenta é considerada uma fonte móvel de calor. Para desenvolver este modelo termopares foram inseridos em chapas de alumínio da liga AA2198-T8 para traçar um perfil térmico durante o processo de soldagem, este perfil foi comparado ao perfil gerado por diferentes aportes térmicos no modelo, os quais foram aplicados durante diferentes períodos e intensidades, conforme análise do perfil térmico e deslocamento da ferramenta em cada amostra. Os valores do aporte térmico, 690, 740 e 760W, foram retirados do perfil de modelo que melhor representa o perfil real e se mostrou como uma função da velocidade de rotação crescendo com o aumento da velocidade de rotação, 1100, 1300, 1500rpm respectivamente. A intensidade do aporte térmico variou em função da velocidade de rotação nos instantes inicial e final de cada solda, quando a velocidade de rotação também varia. Os resultados mostraram que o valor do aporte térmico para as velocidades de rotação tendem a um platô conforme o material amolecia e a geração de calor diminuía. Como objetivo secundário foi analisada a relação entre o aporte térmico, temperatura máxima atingida durante a solda e resistência ao cisalhamento. Foi verificada uma relação entre o pico de temperatura atingida durante o processo 790, 840, 808 e 820°C e a resistência ao cisalhamento, 10,52; 5,1; 8,73 e 7,11kN respectivamente , indicando que quanto maior for a temperatura atingida durante a soldagem menor será a resistência da junta.

The main objective of this study was to determine the heat input used in the execution of FSpW welds through simplified numerical modeling in which the tool is considered a moving heat source. To develop this model thermocouples were inserted into aluminum plates of the AA2198-T8 alloy to chart a thermal profile during the welding process, this profile was compared to the profile generated by different heat inputs in the model, which were applied during different periods and intensities as analysis of the thermal profile and tool offset in each sample. The values of heat input, 690, 740 and 760W were removed from the model profile that best represents the real profile and shown as a function of engine speed, increasing with the increase of rotation speed, 1100, 1300, 1500rpm, respectively. The intensity of the heat input varied as a function of rotational speed for the initial and end of each weld, when the rotating speed also varies. The results showed that the amount of heat input to the rotation speeds tends to a plateau as the material gets softer and the heat generation decreases. As a secondary objective we analyzed the relation between the heat input, maximum temperature reached during welding and shear strength. It was verified a relationship between the peak temperature reached during the process 790, 840, 808 and 820 ° C and shear resistance, 10,52; 5,1; 8,73 and 7,11kN, respectively, indicating that the higher the temperature is reached during welding, lower the joint strength is.