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Previous issue date: 2015-02-01 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / One of the main considerations in selecting materials to manufacture
aircraft structures is related to weight saving [1]. In this context, the promising
aluminum-lithium alloys have been receiving special attention in aerospace
applications due to its attractive combination of low density, high specific
strength and corrosion resistance [2-5]. Due to difficulties joining these alloys by
conventional welding processes associated to their high thermal conductivity
and low melting temperature, solid-state joining technologies emerge as great
possibilities to simultaneously solve problems of solidification defects and
increasing weight. The feasibility of Friction Spot Welding (FSpW) in joining
sheets of lightweight material (e.g. aluminum alloys) places this technology as a
potential replacement to the spot-like joint processes, as resistance spot
welding (RSW) and laser spot welding (LSW), for application in automotive and
aerospace industries [6-8]. In this work, the influence of hook defect on the lap
shear strength (LSS) of AA2198-T8 friction spot welds was studied. The effects
of process parameters was evaluated in terms of LSS and related to the
microstructural configurations. The values of hook length measurements and
the LSS were used as response in optimization process developed using the
statistical tool of DoE technique with Taguchi Method. Finally it was possible to
compare the hook behavior with lap shear strength results. The higher influence
on the weld performance was exerted by plunge depth whereas rotational
speed was found to be a less significant parameter. Through the minimization of
the hook defect, a beneficial response on the weld performance was observed,
which was associated to the absence of a potential site for crack nucleation. In
spite of inherent discontinuities, promising results were found for aluminum
joints for aerospace applications. / Uma das principais considerações na seleção de materiais para a
fabricação de estruturas de aeronaves está relacionada à redução de peso [1].
Neste contexto, ligas de alumínio-lítio têm se destacado em aplicações
aeroespaciais devido à sua atraente combinação de propriedades como baixa
densidade, alta resistência específica e resistência à corrosão [2-5]. Devido às
dificuldades para união destas ligas por processos convencionais de soldagem
associadas às altas condutividades térmicas e baixas temperaturas de fusão,
tecnologias de soldagem no estado sólido emergem com grande potencial para
simultaneamente reduzir os defeitos de solidificação e aumento de peso. A
viabilidade da Soldagem por Fricção por Ponto (do inglês – Friction Spot
Welding – FSpW) para unir chapas de materiais leves posiciona esta tecnologia
como potencial substituta para os processos de união por ponto, como
soldagem por resistência (RSW) e soldagem a laser (LSW), para aplicação nas
indústrias automotiva e aeroespacial [6-8]. O presente trabalho visou estudar a
influência do defeito de cunha na resistência ao cisalhamento (RC) das juntas
da liga de alumínio 2198-T8 fabricadas por FSpW. O efeito dos parâmetros de
processo foi avaliado em relação à RC e relacionado com as configurações
microestruturais. Os valores de comprimento de cunha e RC foram utilizados
como resposta no processo de otimização desenvolvido utilizando-se a
ferramenta estatística de planejamento de experimentos com o Método de
Taguchi. Por fim, foi possível comparar o comportamento da cunha com os
resultados de RC. A maior influência sobre o desempenho de solda foi exercida
pela profundidade de penetração enquanto a velocidade de rotação foi um
parâmetro menos significativo. Com a minimização da cunha obteve-se uma
resposta benéfica no desempenho de solda, o que foi associado à ausência de
uma região potencial para a nucleação de trincas. Apesar de descontinuidades
inerentes, resultados promissores foram encontrados para juntas de alumínio
para aplicações aeroespaciais.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/7357 |
| Date | 01 February 2015 |
| Creators | Barros, Pablo Aronne Funchal de |
| Contributors | Alcântara, Nelson Guedes de |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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