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Previous issue date: 2009-08-12 / Universidade Federal de Minas Gerais / Solid-state joining techniques such as Friction Stir Welding (FSW) are a natural choice to produce weld low heat input, limited slight distortion and low microstructural and mechanical degradation. Great effort has currently been devoted to the joining of Al-Cu-Mg and the Al-Mg-Si alloys because of their high strength, improved formability, and application in airframe structures. FSW is a continuous, hot shear, autogenous process involving a non-consumable and rotating tool plunged between two abutting workpieces. Classical or single sided friction stir welds utilize a steel backing bar, to support the workpieces but also to prevent material loss from the join. The backing bar plays an important role in heat transfer from the joint or stir zone, which can influence the weld microstructure as well as the consolidation of material in the root of the join. The influence of backing bar material on stir zone formation has been poorly investigated in the literature. This study aims at investigating issues concerning heat transfer and plastic deformation within the stir zone of friction stir welded aircraft aluminum alloys. This study has provided clear evidence that heat transfer conditions differ in accordance to alloy type (composition), process parameters during FSW and backing bar material. The influence of heat flow on mechanical properties and microstructural characteristics of the friction stir welded joints is primarily in response to the alloys resistance to plastic deformation. Thus this is the main cause why slip or stick occurs during contact of the tool with material in viscoplastic flow. For the FSW of the 2024-T351 alloy a slip condition dominates, while in the case of friction stir welds produced in the 6013-T6 alloy stick occurs in the interface of tool. / O processo de soldagem FSW promove a formação de juntas de alta qualidade. As soldas produzidas no estado sólido geram menor aporte térmico e, como consequência, reduzem alterações microestruturais e degradações das propriedades mecânicas associadas aos ciclos térmicos durante a soldagem. Entre os principais parâmetros de processo, as velocidades de rotação e avanço da ferramenta e a força axial são fundamentais para o controle da transferência de calor para o material. Assim, para o melhor entendimento das variáveis que governam o processo, foi realizado estudo acerca das condições térmicas de geração, fluxo e extração de calor e de deformação plástica em chapas das ligas do sistema Al-Mg-Si 6013-T6 e Al- Cu-Mg 2024-T351 soldadas por FSW. Foram utilizados três diferentes materiais que compõem o backing bar, de condutividade térmica distinta: aço, cobre e cerâmica. A principal função do backing é influenciar a transferência de calor e restringir a perda de material na raiz da junta, contribuindo para alterações microestruturais e a consolidação da solda. Foram discutidas a relação e a influência do backing na formação das zonas termomecanicamente deformadas pelo processo FSW, uma vez que o tema é pouco referido na literatura. Foi evidenciado que a extração e a direção do fluxo de calor variam em função da condutividade térmica do material do backing. O comportamento mecânico da junta soldada também foi influenciado pela transferência de calor durante o processo. Para a soldagem da liga 2024-T351, a formação da lente de soldagem, sem a presença de defeitos, esta associada a baixas velocidades de rotação da ferramenta. O escoamento viscoplástico durante o processamento termomecânico difere em função da resistência a deformação plástica do material: para ligas com elevada resistência ligas da série 2xxx é formada uma interface de escorregamento entre o material e a ferramenta. Enquanto que para ligas que se deformam facilmente ligas da série 6xxx a interação material/ferramenta se dá por adesão.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/802 |
| Date | 12 August 2009 |
| Creators | Rosales, Marcio José Cuccolo |
| Contributors | Alcântara, Nelson Guedes de |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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