Dureza e tensões residuais em chapas espessas e dissimilares de alumínio soldadas por atrito linear e mistura (salm) utilizando os métodos por carretel, superior, inferior e duplo passe

Abstract

O processo de soldagem por atrito e mistura linear (SALM) ou Friction Stir Welding (FSW) foi desenvolvido por Thomas Wayne no The Welding Institute (TWI) em 1991, trazendo como característica principal o fato de se dar sem que o material a ser soldado atinja o seu ponto de fusão. O SALM vem sendo amplamente estudado com grande foco na indústria aeronáutica e aeroespacial, em ligas de alumínio da série AA 7XXX que antes não eram soldáveis por métodos convencionais. Este trabalho foca no estudo e comparação características mecânicas de chapas de alumínio dissimilares AA7181 – T7651 e AA7475 – T7351 de 12 mm de espessura, soldadas pelo processo de FSW através dos métodos por carretel, superior, inferior e duplo passe. Após soldagem das chapas, com parâmetros predefinidos e indicados pela literatura, foram retirados corpos de prova para posterior análise e ensaios. Foram realizados ensaios como o de tensão residual pelo método do furo cego, microdureza Vickers e análise metalográfica. Foi observado na medição de dureza uma distribuição característica em forma de “W”, onde o maior valor de dureza encontrado foi de 190 HV para o método superior, inferior e duplo passe, enquanto que o menor valor encontrado foi de 115 HV para o método do carretel. A análise de tensões residuais revelou que o método do carretel leva aos menores valores de tensões residuais trativas, com um máximo de 185 MPa e o método de duplo passe leva aos maiores valores de tensões residuais trativas, com um máximo de 233 MPa

The process of Friction Stir Welding (FSW) was developed by Thomas Wayne at The Welding Institute (TWI) in 1991, having as its main characteristic the fact that it occurs without the material to be welded reaching its melting point. FSW has been extensively studied, with a strong focus in the aeronautics and aerospace industry, in aluminum alloys of the AA 7XXX series that were not weldable by conventional methods before. This work focuses on the study and comparison of dissimilar aluminum sheets AA7181 – T7651 and AA7475 – T7351, 12 mm thick, welded by the FSW process through the bobbin, top, bottom, and double-sided methods. After welding the plates with predefined parameters indicated in the literature, specimens were prepared for further analysis and testing. Tests such as the residual stress by the blind hole method, Vickers microhardness, and metallographic analysis were performed. A characteristic distribution in the form of "W" was observed in the hardness measurement, where the highest hardness value found was 190 HV for the top, bottom, and double-sided method, while the lowest value found was 115 HV for the bobbin method. The residual stress analysis revealed that the bobbin method has the lowest tensile residual stress values, with a maximum of 185 MPa and the double-sided method has the highest tensile residual stress values, with a maximum of 233 MPa