Soldagem de Topo por Fricção entre a Liga de Alumínio 6351-T6 e o Aço SAE 1020 Assistida por Indução Eletromagnética

Abstract

Este é um artigo publicado em acesso aberto (Open Access) sob a licença Creative Commons Attribution Non-Commercial, que permite uso, distribuição e reprodução em qualquer meio, sem restrições desde que sem fins comerciais e que o trabalho original seja corretamente citado. Friction Butt Welding between 6351-T6 Aluminum Alloy and SAE 1020 Steel Assisted by Electromagnetic InductionAbstract: Friction welding has become interesting in terms of its application. In this context, this paper aimed to evaluate the effect of preheating the conventional friction butt welding between the aluminum alloy AA 6351-T6 and low-carbon steel SAE 1020. An adapted and instrumented drill was applied to make dissimilar joints. Welding was done under two conditions: without preheating and with electromagnetically induced preheating to about 350°C. The welding parameters, with the exception of friction time, were kept constant for both conditions because a new variable was introduced to the process, the preheating temperature. The welding characterisation was analyzed by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). Vickers microhardness and traction testing were used to evaluate the welding mechanical strength. The results obtained shown that preheating application decreases by half the total time of the process. The SEM-EDX analysis showed that there was interdiffusion between iron and aluminum. For both welding conditions, the rupture occurred on the bonding interface of the specimens. The mechanical strength of the welds without preheating was of the order of 134 MPa and 113 MPa for welds with preheating.Key-words: Friction welding; Dissimilar materials; Electromagnetic induction. IntroduçãoA soldagem de materiais dissimilares como o alumínio e o aço desperta grande interesse na indústria do transporte. A busca por materiais mais leves com intuito de reduzir o peso nas estruturas veiculares é alvo de frequente pesquisa, em especial na indústria automobilística [1]. No entanto, a união desses materiais é um grande desafio, pois eles possuem propriedades mecânicas e térmicas muito distintas, e quando soldados pelos processos de fusão formam quantidade apreciável de compostos intermetálicos frágeis (CIM), os quais reduzem a resistência da solda [2,3].Nesse cenário, uma alternativa para soldagem de materiais dissimilares são os métodos de união no estado sólido. Esses processos são caracterizados por ocorrerem em temperaturas mais baixas, sem que haja fusão dos metais de base, logo, a formação de fases intermetálicas é reduzida [4]. Dentre os processos no estado sólido, os métodos de soldagem por fricção são os que têm sido mais utilizados na união de dissimilares [5], como a união de alumínio e aço.

Crescimento de Camada Intermetálica na Soldagem por Fricção Rotativa de Alumínio e Aço, Assistida com Preaquecimento por Indução Eletromagnética

“…A densidade de corrente é maior na superfície do condutor e reduz em direção ao centro. Esse fenômeno é conhecido como efeito pelicular ou profundidade de penetração [2].…”

“…A necessidade de redução de peso, aliada à necessidade de estruturas com alto desempenho mecânico principalmente no setor aeroespacial e no setor automobilístico, bem como a necessidade de redução de consumo energético, resultaram no aumento de demanda por soldas de materiais dissimilares. Cada um destes materiais possui propriedades específicas que podem ser aproveitadas em diversas aplicações proporcionando soluções únicas combinadas [1][2][3]. Entretanto, realizar soldas desses materiais constitui um desafio tecnológico, tendo o processo de soldagem por fricção, uma alternativa interessante, haja vista que o processo ocorre no estado sólido, ou seja, abaixo dos pontos de fusão [4].…”

“…A soldagem por fricção de materiais dissimilares assistida com preaquecimento foi estudada por Tavares [2] o qual concluiu que é possível obter resultados de resistência à tração, com tempo menor de atrito. Além do tempo menor, a indução permite, na soldagem por fricção, a utilização de máquinas de menor capacidade para a realização de soldas de materiais menos dúcteis, essa técnica também é chamada de LFFW (Low Force Friction Welding) por MTI [14] os quais afirmam que soldas por fricção, de alta qualidade, podem ser obtidas a partir de uma fonte externa de calor.…”