Definição de parâmetros e avaliação metal mecânica de juntas soldadas da liga AA 5083-O realizadas pelo processo de soldagem por fricção e mistura mecânica

Abstract

A soldagem de alumínio e suas ligas apresenta algumas peculiaridades em relação à soldagem dos aços. A aplicação de processos de soldagem convencionais de fusão para alumínio encontra maiores dificuldades, devido a algumas propriedades desse material, tais como, rápida formação de óxido na superfície, maior condutividade térmica, alto coeficiente linear de expansão, elevada capacidade de absorver gases. Portanto, processos alternativos que envolvam menores temperaturas são uma boa opção para alumínio e suas ligas, como, por exemplo, o processo de soldagem por fricção. O processo de soldagem por fricção e mistura mecânica ou (Friction Stir Welding - FSW) é um processo que ocorre no estado sólido, essa característica apresenta um ótimo potencial para soldagem de alumínio e suas ligas. Neste trabalho foi utilizado o planejamento de experimentos Box-Behnken, variando rotação [rpm], velocidade de avanço [mm/min] e penetração do ombro da ferramenta de soldagem [mm]. As chapas soldadas são da liga AA 5083-O com espessura de 6,35 mm. As juntas soldadas foram avaliadas mecânica e metalurgicamente a fim de analisar os efeitos dos melhores parâmetros nas propriedades mecânicas e microestrutura das juntas. Os resultados obtidos demonstram que essas ferramentas de planejamento de experimentos podem fornecer parâmetros adequados para obter uniões consolidadas. Foram obtidos após o ensaio de tração para uma junta soldada 132 MPa de limite de escoamento, 290 MPa de limite de resistência à tração e 22 % de alongamento. Outro fator observado é que para este material nas condições soldadas não houve significativa mudança no perfil de microdureza ao longo da junta soldada e o material base, sendo essa ficando entre 65 e 85 HV. Além disso, foi verificado que as falhas tanto do ensaio de dobramento quanto do ensaio de tração ocorreram na zona de mistura do lado de avanço da solda e os defeitos apareceram nesta mesma zona.

Welding of aluminum and its alloys presents some peculiarities in relation to welding of steels. The application of conventional welding processes for aluminum finds greater difficulties, due to some properties of this material, such as rapid formation of oxide on the surface, high thermal conductivity, high linear expansion coefficient, easy gases absorption. Therefore, alternative processes involving lower temperatures are a good option for aluminum and its alloys, such as the friction welding process. The Friction Stir Welding (FSW) process, as a process that occurs in the solid state, presents an excellent potential for welding of aluminum and its alloys. In this work, the optimization of parameters was carried out through the planning of Box-Behnken experiments, varying rotation [rpm], feed rate [mm / min] and shoulder penetration of the welding tool. The welded plates are of the alloy AA 5083-O with thickness of 6.35 mm. The welded joints were evaluated mechanically and metallurgically in order to analyze the effects of the parameters on the mechanical properties and microstructure of the joints. The results obtained demonstrate that with suitable parameters it is possible to obtain consolidated bonds for the material AA 5083-O by the FSW process, even with tensile strengths very close to or even higher than that of the base metal, thus 132 MPa of yield strength, 290 MPa of tensile strength and 22 % of elongation for one of the welded joints. Another factor observed is that for this material under welded conditions there was no significant change in the microhardness profile along the weld joint and the base material, keeping between 65 and 85 HV. In addition, it has been found that the failures of both the bend and tensile test tend to occur on the stir zone at advancing side of the weld and the voids showed up at the same local.