O processo de soldagem por atrito linear com mistura (SALM), ou Friction Stir Welding, surgiu do desejo de se aplicar os princípios e vantagens da soldagem em estado sólido do processo por atrito tradicional em outras geometrias que não fossem axi-simétricas. Assim, foi acrescentada uma velocidade de translação e uma ferramenta rotativa especial, sendo possível realizar cordões de solda em ligas antes com soldabilidade bem ruim. O fator chave para se ter uma solda por atrito linear com mistura sã é a combinação correta entre o a geometria da ferramenta, os parâmetros de soldagem e o fluxo de material durante a soldagem. O lado do avanço, em relação à velocidade de translação da ferramenta, está sob tração, enquanto que o lado do retrocesso está sob compressão. Cada um destes lados possui características diferenciadas, tanto microestruturais como de propriedades mecânicas. O objetivo deste trabalho é caracterizar o cordão de solda feito em liga AA6063T6 com 3 mm de espessura. O material foi soldado com uma ferramenta tipo Three flats, com rotação de 1120 rpm e velocidade de soldagem de 5,3 mm/s. Os corpos de prova foram caracterizados por microscopia óptica, microdureza e ensaio de tração. Os resultados mostraram que o cordão de solda é assimétrico, sendo 20% maior do lado do avanço da ferramenta. Além disto, houve um refino de grão e, na transição entre a zona termomecanicamente afetada (ZTMA) e a zona afetada pelo calor (ZAC), os grãos alongados apresentaram fator de forma maior no lado do avanço (entre 1,73 e 2,74) do que no lado do retrocesso (entre 1,40 e 1,59). As extensões da zona termomecanicamente afetada e da zona afetada pelo calor são maiores do lado do avanço que do lado do retrocesso. / Friction Stir Welding process arose from a desire to apply the principles and benefits of traditional solid state friction welding friction in non axi-symmetric geometries. Thus, it was added a traveling speed and a special rotating tool that allows welding aluminum alloys with bad weldability. The key factor to have a linear friction welding with sound bead is a combination of tool geometry, welding parameters and material flow during welding, which is under tension stress in the advancing side and in compression in the retrieving side. Thus, each side has different microstructures and mechanical properties. The objective of this work is to characterize the 3,0 mm weld bead of an alloy 6063 T6. This material was welded with a tool type \"Three flats\" with a rotation speed of 1120 rpm and welding traveling speed of 5.3 mm/s. The samples were characterized by optical microscopy, microhardness testing and tensile test. The results showed that the weld bead is asymmetric, with an area 20% higher in the advancing side. Moreover, a grain refining process occurred in the weld bead and, in the transition region between thermomechanically affected zone (TMAZ) and heat affected zone (HAZ) the elongated grains presented a shape factor higher in the advancing side (1,73 to 2,74) than in the retrieving side (1,40 to 1,59). Also, the thermomechanically affected zone and the heat affected zone presented a larger width in the advancing side than in the retrieving side.

O processo de soldagem por atrito linear com mistura (SALM), ou Friction Stir Welding, surgiu do desejo de se aplicar os princípios e vantagens da soldagem em estado sólido do processo por atrito tradicional em outras geometrias que não fossem axi-simétricas. Assim, foi acrescentada uma velocidade de translação e uma ferramenta rotativa especial, sendo possível realizar cordões de solda em ligas antes com soldabilidade bem ruim. O fator chave para se ter uma solda por atrito linear com mistura sã é a combinação correta entre o a geometria da ferramenta, os parâmetros de soldagem e o fluxo de material durante a soldagem. O lado do avanço, em relação à velocidade de translação da ferramenta, está sob tração, enquanto que o lado do retrocesso está sob compressão. Cada um destes lados possui características diferenciadas, tanto microestruturais como de propriedades mecânicas. O objetivo deste trabalho é caracterizar o cordão de solda feito em liga AA6063T6 com 3 mm de espessura. O material foi soldado com uma ferramenta tipo Three flats, com rotação de 1120 rpm e velocidade de soldagem de 5,3 mm/s. Os corpos de prova foram caracterizados por microscopia óptica, microdureza e ensaio de tração. Os resultados mostraram que o cordão de solda é assimétrico, sendo 20% maior do lado do avanço da ferramenta. Além disto, houve um refino de grão e, na transição entre a zona termomecanicamente afetada (ZTMA) e a zona afetada pelo calor (ZAC), os grãos alongados apresentaram fator de forma maior no lado do avanço (entre 1,73 e 2,74) do que no lado do retrocesso (entre 1,40 e 1,59). As extensões da zona termomecanicamente afetada e da zona afetada pelo calor são maiores do lado do avanço que do lado do retrocesso. / Friction Stir Welding process arose from a desire to apply the principles and benefits of traditional solid state friction welding friction in non axi-symmetric geometries. Thus, it was added a traveling speed and a special rotating tool that allows welding aluminum alloys with bad weldability. The key factor to have a linear friction welding with sound bead is a combination of tool geometry, welding parameters and material flow during welding, which is under tension stress in the advancing side and in compression in the retrieving side. Thus, each side has different microstructures and mechanical properties. The objective of this work is to characterize the 3,0 mm weld bead of an alloy 6063 T6. This material was welded with a tool type \"Three flats\" with a rotation speed of 1120 rpm and welding traveling speed of 5.3 mm/s. The samples were characterized by optical microscopy, microhardness testing and tensile test. The results showed that the weld bead is asymmetric, with an area 20% higher in the advancing side. Moreover, a grain refining process occurred in the weld bead and, in the transition region between thermomechanically affected zone (TMAZ) and heat affected zone (HAZ) the elongated grains presented a shape factor higher in the advancing side (1,73 to 2,74) than in the retrieving side (1,40 to 1,59). Also, the thermomechanically affected zone and the heat affected zone presented a larger width in the advancing side than in the retrieving side.

A soldagem altera as propriedades mecânicas dos aços ligados ao níquel, em especial seu desempenho em aplicações criogênicas. Assim, este trabalho apresenta um estudo sobre a soldabilidade metalúrgica do aço com 9% níquel e tem como objetivos: identificar se a fragilização em temperatura abaixo da temperatura Ac3 ocorre em ZACs com dois e três ciclos térmicos simulados fisicamente; analisar as características da junta soldada pelo processo de soldagem por atrito linear com mistura e os efeitos da soldagem multipasse; e analisar a influência dos passes de enchimento e acabamento sobre o comportamento mecânico da ZAC da raiz de uma junta soldada pelo processo de soldagem MIG/MAG. Destacam-se entre os resultados da simulação física da ZAC: as amostras que tiveram a temperatura máxima abaixo da temperatura Ac1, no terceiro ciclo térmico, não apresentaram o efeito de redução da energia absorvida no ensaio Charpy V; a fração volumétrica de austenita retida não aumenta a quantidade de energia absorvida no ensaio Charpy V para as amostras que tiveram a temperatura máxima do segundo ciclo térmico abaixo da temperatura Ac3 (723°C); e a correlação linear múltipla sugere um modelo empírico, baseado nos dados deste trabalho, onde os fatores de fração volumétrica do microconstituinte martensita-austenita, fração volumétrica de austenita retida e tamanho de grão são mais relevantes para a quantidade de energia absorvida no ensaio Charpy V. Destacam-se entre os resultados da soldagem por atrito linear: a energia absorvida no ensaio Charpy V da zona misturada do primeiro cordão (CP1) é menor que o metal de base; o segundo cordão gera duas regiões na zona misturada do primeiro cordão, que tendem a aumentar a energia absorvida no ensaio Charpy V; os valores de energia absorvida no ensaio Charpy V apresentam correlações lineares simples com a microdureza, a fração volumétrica do microconstituinte martensita-austenita e com o tamanho de grão. Destacam-se entre os resultados da soldagem com MIG/MAG: A soldagem do aço com 9% de níquel com a liga Inconel 625 gera uma zona não misturada entre o metal de solda e a ZAC; a amostra com todos os passes de solda (CP3) apresenta a menor energia absorvida no ensaio Charpy V entre todos os experimentos; e a trinca, no ensaio Charpy V, propaga na zona não misturada no CP1 e no CP2, que tiveram as maiores energias absorvidas no ensaio Charpy. O CP3 apresenta propagação de trinca na linha de fusão e possui a menor energia absorvida no ensaio Charpy V. / Welding modify the mechanical properties of nickel steels, especially their performance in cryogenic applications. Thus, this work presents a study on the metallurgical weldability of 9% nickel steel and its objectives are: identify if the embrittlement in temperature below the Ac3 temperature occurs in HAZs with two and three thermal cycles simulated physically; analyze the characteristics of the joint welded by friction stir welding process and the effects of multipass welding; and analyze the influence of the filling and finishing passes on the mechanical behavior of HAZ from the root of a joint welded by the GMAW welding process. The results of the physical simulation of the HAZ were: the samples that had the maximum temperature below the temperature Ac1, in the third thermal cycle, did not present the effect of reduction of the energy absorbed in the Charpy V test; the retained austenite volumetric fraction does not increase the amount of energy absorbed in the Charpy V test for the samples having the maximum temperature of the second thermal cycle below the Ac3 temperature (723 °C); and the multiple linear correlation suggests an empirical model, based on the data of this work, where the volumetric fraction factors of the martensite-austenite microconstituent, retained austenite volumetric fraction and grain size are more relevant for the amount of energy absorbed in the Charpy V test. The FSW welding highlights results: the energy absorbed in the Charpy V test of the mixed zone of the first pass (CP1) is smaller than the base metal; the second pass generates two regions in the mixed zone of the first pass, which tend to increase the energy absorbed in the Charpy V test; the values of energy absorbed in the Charpy V test show simple linear correlations with the microhardness, the volumetric fraction of the martensite-austenite microconstituent and with the grain size. The GMAW welding highlights results: welding of the steel with 9% nickel with the Inconel 625 alloy makes an unmixed zone between the weld metal and the HAZ; the sample with all weld passes (CP3) shows the lowest energy absorbed in the Charpy V test among all the experiments; and the crack, in the Charpy V test, propagates in the unmixed zone in CP1 and CP2, which had the highest energies absorbed in the Charpy test. The CP3 shows crack propagation in the melting line and has the lowest energy absorbed in the Charpy V test.

O processo de soldagem por atrito linear com mistura (FSW) é uma técnica recente para a soldagem no estado sólido de materiais, em particular para o alumínio e suas ligas. O processo foi inventado na Inglaterra em 1991. Neste processo, as partes a serem soldadas são fixadas e uma ferramenta especial realiza a soldagem de forma contínua. A ferramenta possui uma velocidade de rotação e, durante a sua translação, o material é misturado no estado sólido e, conseqüentemente, soldando as duas partes. A junta soldada por FSW de alumínio AA 6063-T6, com espessura de 3 mm foi caracterizada. A soldagem foi realizada com uma rotação da ferramenta de 710 rpm e com uma velocidade de translação de 5,3 mm/s. A ferramenta empregada é do tipo three flats, com diâmetro do ombro de 14 mm, diâmetro do pino de 3 mm e com ângulo de 90° com relação à horizontal. Os corpos de prova foram soldados em três condições: um passe, dois passes e dois passes com inversão de rotação do pino. Após a soldagem foram realizados os seguintes tratamentos térmicos: solubilização, envelhecimento e recozimento. A junta soldada foi caracterizada por macrografias, micrografias, microdureza, ensaios de calorimetria diferencial e EBSD. Os resultados mostraram que existem ZTMAs diferentes conforme a condição dos de passes. O número de passes tem influência nas componentes da textura alterando de Cubo para Latão e para Goss + Cobre. Os tratamentos térmicos de envelhecimento e recozimento produziram as maiores e menores durezas do cordão, respectivamente. Foi observada a sinergia entre os fatores número de passes e região do cordão no tamanho de grão do cordão. O lado de retrocesso, após o tratamento térmico, apresentou os grãos mais finos. / Friction stir welding (FSW) is a recent process for aluminium welding in solid state. This process was invented in England in 1991. The welding process is done with a special rotating tool that travels along the joint while the parts are fixed. The tool has a speed and a rotation and during its translation the material mixtures in solid state and the joint occurs. The objective of this paper is to show the metallurgical and mechanical characteristics of a 3 mm thick Aluminum AA 6063 T6 plate welded joint. The tool rotation speed was 710 rpm and the translation speed was 5.3 mm/s. The type of the tool used was three flats, with a shoulder diameter of 14mm and pin diameter of 3mm and perpendicular to the plate. The samples were welded in three conditions: one pass, two passes and two passes with pin rotation inversion in the second pass. The welded samples were also submitted to solution heat treatment, solution heat treatment followed by aging and annealing heat treatments. The welded joint was studied with these main experimental techniques: optical and scanning electron microscopy, microhardness, differential scanning calorimetry and electron backscatter diffraction for texture analysis. The results showed different TAZs according to the welding conditions. The number of passes has influence over the texture components changing from Cube to Brass and to Goss + Copper. The aging and solution heat treatments showed the highest and the lowest hardness, respectively. Synergy between the welding conditions and weld region was observed for the grain size results. The retreating side produced the finest grains after heat treating.

A soldagem altera as propriedades mecânicas dos aços ligados ao níquel, em especial seu desempenho em aplicações criogênicas. Assim, este trabalho apresenta um estudo sobre a soldabilidade metalúrgica do aço com 9% níquel e tem como objetivos: identificar se a fragilização em temperatura abaixo da temperatura Ac3 ocorre em ZACs com dois e três ciclos térmicos simulados fisicamente; analisar as características da junta soldada pelo processo de soldagem por atrito linear com mistura e os efeitos da soldagem multipasse; e analisar a influência dos passes de enchimento e acabamento sobre o comportamento mecânico da ZAC da raiz de uma junta soldada pelo processo de soldagem MIG/MAG. Destacam-se entre os resultados da simulação física da ZAC: as amostras que tiveram a temperatura máxima abaixo da temperatura Ac1, no terceiro ciclo térmico, não apresentaram o efeito de redução da energia absorvida no ensaio Charpy V; a fração volumétrica de austenita retida não aumenta a quantidade de energia absorvida no ensaio Charpy V para as amostras que tiveram a temperatura máxima do segundo ciclo térmico abaixo da temperatura Ac3 (723°C); e a correlação linear múltipla sugere um modelo empírico, baseado nos dados deste trabalho, onde os fatores de fração volumétrica do microconstituinte martensita-austenita, fração volumétrica de austenita retida e tamanho de grão são mais relevantes para a quantidade de energia absorvida no ensaio Charpy V. Destacam-se entre os resultados da soldagem por atrito linear: a energia absorvida no ensaio Charpy V da zona misturada do primeiro cordão (CP1) é menor que o metal de base; o segundo cordão gera duas regiões na zona misturada do primeiro cordão, que tendem a aumentar a energia absorvida no ensaio Charpy V; os valores de energia absorvida no ensaio Charpy V apresentam correlações lineares simples com a microdureza, a fração volumétrica do microconstituinte martensita-austenita e com o tamanho de grão. Destacam-se entre os resultados da soldagem com MIG/MAG: A soldagem do aço com 9% de níquel com a liga Inconel 625 gera uma zona não misturada entre o metal de solda e a ZAC; a amostra com todos os passes de solda (CP3) apresenta a menor energia absorvida no ensaio Charpy V entre todos os experimentos; e a trinca, no ensaio Charpy V, propaga na zona não misturada no CP1 e no CP2, que tiveram as maiores energias absorvidas no ensaio Charpy. O CP3 apresenta propagação de trinca na linha de fusão e possui a menor energia absorvida no ensaio Charpy V. / Welding modify the mechanical properties of nickel steels, especially their performance in cryogenic applications. Thus, this work presents a study on the metallurgical weldability of 9% nickel steel and its objectives are: identify if the embrittlement in temperature below the Ac3 temperature occurs in HAZs with two and three thermal cycles simulated physically; analyze the characteristics of the joint welded by friction stir welding process and the effects of multipass welding; and analyze the influence of the filling and finishing passes on the mechanical behavior of HAZ from the root of a joint welded by the GMAW welding process. The results of the physical simulation of the HAZ were: the samples that had the maximum temperature below the temperature Ac1, in the third thermal cycle, did not present the effect of reduction of the energy absorbed in the Charpy V test; the retained austenite volumetric fraction does not increase the amount of energy absorbed in the Charpy V test for the samples having the maximum temperature of the second thermal cycle below the Ac3 temperature (723 °C); and the multiple linear correlation suggests an empirical model, based on the data of this work, where the volumetric fraction factors of the martensite-austenite microconstituent, retained austenite volumetric fraction and grain size are more relevant for the amount of energy absorbed in the Charpy V test. The FSW welding highlights results: the energy absorbed in the Charpy V test of the mixed zone of the first pass (CP1) is smaller than the base metal; the second pass generates two regions in the mixed zone of the first pass, which tend to increase the energy absorbed in the Charpy V test; the values of energy absorbed in the Charpy V test show simple linear correlations with the microhardness, the volumetric fraction of the martensite-austenite microconstituent and with the grain size. The GMAW welding highlights results: welding of the steel with 9% nickel with the Inconel 625 alloy makes an unmixed zone between the weld metal and the HAZ; the sample with all weld passes (CP3) shows the lowest energy absorbed in the Charpy V test among all the experiments; and the crack, in the Charpy V test, propagates in the unmixed zone in CP1 and CP2, which had the highest energies absorbed in the Charpy test. The CP3 shows crack propagation in the melting line and has the lowest energy absorbed in the Charpy V test.

O processo de soldagem por atrito linear com mistura (FSW) é uma técnica recente para a soldagem no estado sólido de materiais, em particular para o alumínio e suas ligas. O processo foi inventado na Inglaterra em 1991. Neste processo, as partes a serem soldadas são fixadas e uma ferramenta especial realiza a soldagem de forma contínua. A ferramenta possui uma velocidade de rotação e, durante a sua translação, o material é misturado no estado sólido e, conseqüentemente, soldando as duas partes. A junta soldada por FSW de alumínio AA 6063-T6, com espessura de 3 mm foi caracterizada. A soldagem foi realizada com uma rotação da ferramenta de 710 rpm e com uma velocidade de translação de 5,3 mm/s. A ferramenta empregada é do tipo three flats, com diâmetro do ombro de 14 mm, diâmetro do pino de 3 mm e com ângulo de 90° com relação à horizontal. Os corpos de prova foram soldados em três condições: um passe, dois passes e dois passes com inversão de rotação do pino. Após a soldagem foram realizados os seguintes tratamentos térmicos: solubilização, envelhecimento e recozimento. A junta soldada foi caracterizada por macrografias, micrografias, microdureza, ensaios de calorimetria diferencial e EBSD. Os resultados mostraram que existem ZTMAs diferentes conforme a condição dos de passes. O número de passes tem influência nas componentes da textura alterando de Cubo para Latão e para Goss + Cobre. Os tratamentos térmicos de envelhecimento e recozimento produziram as maiores e menores durezas do cordão, respectivamente. Foi observada a sinergia entre os fatores número de passes e região do cordão no tamanho de grão do cordão. O lado de retrocesso, após o tratamento térmico, apresentou os grãos mais finos. / Friction stir welding (FSW) is a recent process for aluminium welding in solid state. This process was invented in England in 1991. The welding process is done with a special rotating tool that travels along the joint while the parts are fixed. The tool has a speed and a rotation and during its translation the material mixtures in solid state and the joint occurs. The objective of this paper is to show the metallurgical and mechanical characteristics of a 3 mm thick Aluminum AA 6063 T6 plate welded joint. The tool rotation speed was 710 rpm and the translation speed was 5.3 mm/s. The type of the tool used was three flats, with a shoulder diameter of 14mm and pin diameter of 3mm and perpendicular to the plate. The samples were welded in three conditions: one pass, two passes and two passes with pin rotation inversion in the second pass. The welded samples were also submitted to solution heat treatment, solution heat treatment followed by aging and annealing heat treatments. The welded joint was studied with these main experimental techniques: optical and scanning electron microscopy, microhardness, differential scanning calorimetry and electron backscatter diffraction for texture analysis. The results showed different TAZs according to the welding conditions. The number of passes has influence over the texture components changing from Cube to Brass and to Goss + Copper. The aging and solution heat treatments showed the highest and the lowest hardness, respectively. Synergy between the welding conditions and weld region was observed for the grain size results. The retreating side produced the finest grains after heat treating.

The shipbuilding sector, as well as all modern transportation industries, is faced with demands for greater productivity while at the same time ensuring the manufacture of consistently high quality products, reducing levels of re-working, saving energy, and minimizing operational costs. Furthermore, it is imperative that new designs and all the stages of production comply with stringent environmental regulation. Within this context, the application of Friction Stir Welding (FSW) as a manufacturing process to weld Tailor Welded Blanks (TWB) for Al structures can contribute to the development of high speed craft and lightweight ships that are more fuel efficient, based on a high energetic efficient and environmental friendly welding process. In this work, the heterogeneous mechanical behavior of TWB joints welded by FSW was evaluated using quasi-static and cyclic loading, and the observed microstructural features were analyzed. The TWB joints were manufactured using dissimilar alloys and thicknesses (6 and 8mm) of particular interest in the shipbuilding sector (AA5083, AA5059 and AA6082). An evaluation of local constitutive properties in different regions through the TWB joint was performed by digital image correlation linked to the tensile test system. From the DIC data processing were generated stress concentrations diagrams and true stress-strain curves for several TWB subzones. The DIC methodology used as well as the accuracy of the proposed method are described in detail. The joints exhibited excellent mechanical properties approximately the same as those of the base metal for the joints manufactured with work hardened alloys (AA5059/AA5083) and 76% mechanical efficiency to those manufactured with the heat-treatable alloy (AA6082). The fatigue strength of the TWB joints were higher than the IIW references for welded structures in aluminum and the fracture mechanisms were characterized using SEM. / O setor de construção naval, bem como a indústria moderna, é continuamente sobrecarregada por demandas de aumento de produtividade e ao mesmo tempo precisa garantir a fabricação de produtos com alta qualidade, reduzindo os níveis de retrabalhos, economizando energia e diminuindo os custos operacionais. Adicionalmente a este paradoxo, é imperativo que os novos designs de produtos e todos os estágios de produção sejam compatibilizados com as rígidas exigências ambientais. Neste contexto, a concepção de projetos de estruturas leves soldadas por SALM em configurações sob medidas (Tailor Welded Blanks - TWB) em Al podem contribuir para produção de embarcações com eficiente consumo de combustível e redução dos níveis de eliminação de CO2 através da redução do peso de suas estruturas. Além de utilizar um processo de soldagem eficiente energeticamente e amigável ao meio ambiente. Neste trabalho as características heterogêneas de juntas em TWB soldadas por SALM foram avaliadas através de ensaios mecânicos com carregamentos quasi-estáticos e dinâmicos e, foram criadas relações entre as propriedades mecânicas das juntas e alterações microestruturas resultantes do processo de soldagem. As juntas em TWB foram produzidas com três diferentes ligas de alumínio de particular interesse da construção naval, (AA5083, AA5059 e AA6082) em configurações similares e dissimilar, com combinações de espessuras de 6 e 8mm. Acoplado ao ensaio de tração um sistema de correlação digital de imagens (DIC) foi instalado e o perfil de deformação local das juntas foram investigados durante o carregamento. A partir do processamento dos dados obtidos por DIC, diagramas de concentração de tensão e curvas de tensão-deformação locais foram computados para diferentes subzonas das juntas. O procedimento utilizado, bem como os dados obtidos e a precisão da metodologia proposta foram descritos detalhadamente. As juntas apresentaram excelentes propriedades mecânicas, equivalentes às do metal base para a junta dissimilar produzida com as ligas endurecidas por trabalho mecânico (AA5059/AA5083) e 76% de eficiência para as juntas similares produzidas com a liga tratável termicamente (AA6082). A resistência a fadiga das juntas foram superiores às referências do IIW para juntas soldadas em alumínio e os mecanismos de fratura foram caracterizados por MEV.