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COBEF 2023
12th Brazilian Congress on Manufacturing Engineering
MODELOS PARA FORÇAS DE SOLDAGEM E AXIAL NA SOLDAGEM ATRITO-MISTURA (FSW)
Submission Author:
Caroline Terra Taylor , RJ
Co-Authors:
Caroline Terra Taylor, Jose Luis Silveira, Karen Johanna Quintana
Presenter: Caroline Terra Taylor
doi://10.26678/ABCM.COBEF2023.COF23-0057
Abstract
A soldagem por atrito-mistura (FSW, na sigla em inglês para friction stir welding) é um processo de soldagem em estado sólido, amplamente utilizado na indústria, para união de materiais de baixa soldabilidade, como o alumínio e o cobre. Um dos maiores problemas no dimensionamento do processo FSW, em aplicações industriais, é a limitação da carga máxima, a qual pode danificar os equipamentos e as peças a serem soldadas, no entanto, o desenvolvimento de modelos de forças de fácil aplicação industrial tem recebido pouca atenção. O objetivo deste trabalho é apresentar modelos eficazes de forças com simples implementação na indústria, capazes de auxiliar no planejamento e automação do processo. Para isto, modelos para força de soldagem e força axial para FSW são apresentados utilizando diferentes metodologias. A força de soldagem, para uma ferramenta com seção transversal quadrada, é modelada em função das velocidades de rotação e de avanço e do ângulo instantâneo de rotação, e o modelo inclui o conceito de uma força específica, baseado na mecânica do corte ortogonal, para descrever a relação entre a força e a área do material deformado. A força axial máxima é obtida a partir da tensão axial, definida através de uma análise das tensões do processo FSW desenvolvida usando o método dos blocos. As equações diferenciais para o problema são obtidas através do equilíbrio de forças e do critério de escoamento de Tresca, considerando ainda a lei de atrito de Siebel, e resolvidas para determinar o estado de tensão. Medições experimentais das forças são realizadas considerando diferentes velocidades de rotação e de avanço, e as forças medidas com um dinamômetro Kistler, tipo 9272, são utilizadas para calibrar e validar os modelos. Os resultados mostram boa concordância entre os modelos desenvolvidos e os dados experimentais. A variação da força de soldagem apresentou um coeficiente de correlação de 0,9944, entre os valores modelados e medidos experimentalmente, e a força axial máxima modelada apresentou um erro percentual de 8,76% em relação ao resultado experimental.
Keywords
Friction Stir Welding, modeling, forças axiais, Forças, FSW experiments
