OTIMIZAÇÃO DE PARÂMETROS DE SOLDA POR DEPOSIÇÃO SUPERFICIALPOR FRICÇÃO EM LIGA DE ALUMÍNIO AL 7075

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1 OTIMIZAÇÃO DE PARÂMETROS DE SOLDA POR DEPOSIÇÃO SUPERFICIALPOR FRICÇÃO EM LIGA DE ALUMÍNIO AL 7075 Autores: Gabriel Alvisio Wolfart; Ghisana Fedrigo;.Mario Wolfart Junior Apresentador por trabalho: Gabriel Alvisio Wolfart Identificação autores: Discente Gabriel Alvisio Wolfart; Discente Ghisana Fedrigo; Orientador Prof. Dr. Mario Wolfart Junior - IFC-Campus Luzerna Introdução O alumínio é o metal não ferroso mais consumido no mundo devido as excelentes propriedades físico-mecânicas que apresenta. A liga de alumínio Al7075 tem alta resistência mecânica, boa resistência a corrosão, boa conformabilidade, ideal para peças sujeitas aos mais elevados esforços mecânicos em indústrias automobilísticas, aeronáuticas, militar, naval, maquinas e equipamentos, moldes para injeção de plástico e estruturas [1]. Porém, a solda na liga de alumínio Al7075, através dos processos de soldagem convencionais, ou de fusão, apresenta uma série de dificuldades relacionadas com alta condutividade térmica, presença de uma camada de óxido, o coeficiente de dilatação térmica elevada, elevada solubilidade de hidrogênio a alta temperatura. Isto pode acarretar em defeitos no cordão da solda, como, por exemplo, presença de porosidade, de inclusões de escória e diluição, microestrutura bruta de fusão, respingos, fumos e baixa radiação ionizante [2-3]. Este processo é um processo de soldagem no estado sólido. Uma vez que não requer a fusão dos materiais envolvidos, estando abaixo do ponto de fusão, permite unir materiais que seriam difíceis de aderir em outros processos, é apropriado aplicar na união nas ligas de alumínio Al7075, evitando várias das suas dificuldades de processamento e oferecendo resultados superiores às soldas por fusão e oferecendo resultados superiores em relação aos tipos de soldas convencionais que envolvem a fusão do metal (plasma, spray e arco elétrico), porque não apresenta porosidades, de inclusões de escória e diluição, microestruturas bruta de fusão, respingos, fumos e baixa radiação ionizante. [4]

2 Como a entrada de calor nesse processo de soldagem é mínima e localizada, a extensão da zona afetada pelo calor é minimizada. Isso também faz com que o processo seja adequado para processar materiais termicamente sensíveis como, por exemplo, ligas de alumínio. Além disso, a ausência de respingos, gases tóxicos e emissão de radiação torna este processo mais limpo e amigável ao meio ambiente [2]. O processo de deposição por fricção envolve um pino consumível, utilizado para deposito do metal no substrato, é submetido a uma rotação, em contato com o substrato sob uma força axial [4]. A energia mecânica gerada pelo contato do pino com o substrato faz com que ocorra o aquecimento, gerando energia térmica promovendo a deformação viscoplástica na ponta do pino. O movimento transversal relativo (avanço) do substrato ou do pino consumível acarreta no deposito contínuo de uma camada do consumível no substrato. As condições de pressão e de temperatura desencadeiam um processo de difusão entre estes materiais, levando a profunda ligação entre o material plastificado e o substrato [1-4]. Desta forma, o projeto objetivou a otimização de parâmetros a fim de qualificar com o equipamento de solda e caracterizar a solda por deposição superficial por fricção na liga de alumínio Al7075. Para isso, o projeto se consiste na otimização um equipamento capaz de realizar a deposição superficial por fricção na liga de alumínio Al7075, sendo que com o estudo da macroestrutura das soldas obtidas (seções longitudinais e transversais) e da microestrutura das soldas obtidas e do metal de base envolvidos, tem como foco a validação dos parâmetros e da qualidade da solda. A região do meio oeste catarinense conta com a presença de diversas indústrias do metal mecânica. Material e Métodos Após o estudo dos parâmetros da literatura, foram preparados os corpos de prova no laboratório de usinagem para os ensaios. Para os pinos consumíveis, as dimensões determinadas foram de diâmetro com 10 mm e comprimento de 96 mm. Já para o substrato, as dimensões determinadas foram um diâmetro de 10 mm. Tanto o pino como o substrato, são da liga Al7075.

3 Assim, foi adaptado a fresadora diplomat 3001 para o estudo e otimização dos parâmetros de soldagem. O pino foi fixado no mandril de 10 mm e o substrato foi fixado na morsa, para realizar a deposição superficial por fricção. A tabela 1 mostra os parâmetros que foram utilizados nos ensaios. Foram realizados 3 ensaios por rotação utilizada. Tabela 1 Parâmetros utilizados. Velocidade Velocidade de de Avanço rotação (rpm) (mm/s) 7, , , , Depois de realizadas as soldas por fricção superficial no substrato, foram efetuadas as análises micro e macro estruturais da região da solda. Para as análises estruturais foi utilizado um estéreo microscópio para análise macroestrutural e um microscópio ótico para analise da microestrutura na região da solda. Com os resultados obtidos experimentalmente e analisados, foi possível comparar com os resultados da bibliografia. Resultados e discussão As figuras 1 a) b) c) e d) mostram as macrografias das amostras soldadas por fricção para os parâmetros 2500, 3000, 3500 e 4000 rpm. Nas figuras 1 a), b) e c) a 3 é possível observar falha de adesão, ou seja não ocorreu o completo preenchimento do furo. Já na figura 1 d) e na figura 2 podemos observar que ocorreu o preenchimento completo do furo, mostrando assim que com maior velocidade existiu uma maior interação com o metal base e o pino tendo uma adesão sem falhas visíveis.

4 Figura 1 Macrografias a) 2500 rpm b) 3000 rpm c) 3500 rpm d) 4000 rpm Fonte: Próprio Autor Figura 2 - Macrografia do corpo de prova soldado por fricção a 4000rpm Fonte: Próprio Autor A figura 3 mostra a micrografia da amostra 4000 rpm a qual podemos ver a um preenchimento completo do furo e uma ótima adesão.

5 Figura 3 Micrografias da amostra soldada por fricção a 4000rpm com aumento de 50X, 100X e 200X respectivamente. Fonte: Próprio autor Conclusões Solda por fricção da liga Al 7075 mostrou-se ser possível de ser executada, pois apresentou uma ótima adesão e um ótimo preenchimento dos furos com 4000rpm. Com baixas rotações foram observadas baixa adesão e preenchimento incompleto dos furos. Referências -[1] ABAL: Associação Brasileira do Alumínio. Fundamentos e Aplicações do Alumínio. São Paulo - SP. ABAL - Maio/2007 -[2] SANTOS, T. P., PARIS, A. A. F. Estudo da soldabilidade do alumínio com o processo TIG. Soldagem Insp., Vol. 11, No. 1, Jan/Mar [3] MODENSI, P. J. Soldabilidade de Algumas Ligas Metálicas. Universidade Federal de Minas Gerais. Departamento de Engenharia Metalúrgia e de materiais. Janeiro de Disponível em: < Acesso em: 21 de setembro de [4] MACEDO, M. L. K.. Caracterização de depósitos realizados pelo processo de deposição por fricção em chapas de aço de alto carbono. Porto alegre: UFRGS, Tese (Doutorado) - Programa de Pós Graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de Materiais, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2011.