Estudo de um equipamento de processamento de soldaduras por Friction Stir Welding

Este é um projeto I&D interno do INEGI, com as unidades DPS e LOME, que tem em vista a utilização de componentes disponíveis no INEGI para o estudo de um equipamento capaz de efetuar soldaduras por Friction Stir Welding. O equipamento já conta com controlo numérico para um sistema de três eixos e os respetivos motores, ficando assim encarregue de tirar o máximo proveito possível destes componentes. Este equipamento terá como finalidade munir o INEGI com um equipamento capaz de dar resposta a eventuais projetos externos/internos bem como para fins de investigação para a melhoria da qualidade do processo de soldadura. A conceção deste equipamento tem a particularidade das condições envolventes do processo nomeadamente os esforços desenvolvidos durante o processo de soldadura, em particular a força vertical (eixo da ferramenta) que é necessária fazer de forma a evitar a ascensão de material da junta de soldadura. A soldadura por Friction Stir Welding, é um processo de soldadura relativamente actual, desenvolvido em 1991 por Wayne Thomas pelo The Welding Institute que se sobrepõe aos métodos de soldadura convencionais, uma vez que não necessita de levar o/os materiais acima da sua temperatura de fusão, sendo um processo de soldadura no estado solido, o material não chega a fundir. Este processo consiste na utilização de uma ferramenta em rotação que que se desloca ao longo da junta de soldadura, que uma vez a fricção gerada entre a ferramenta e o material base gera calor que promove o aquecimento e quase fusão do material base. A ligação do material dá-se aquando a passagem da ferramenta na junta, misturando os materiais. Com o recurso a este método de fabrico é possível efetuar soldaduras com grande qualidade em materiais considerados de difícil soldabilidade pelos métodos convencionais, como por exemplo o Alumínio. Neste projecto foram estudadas varias soluções, contactados vários fornecedores e com o seu feedback foi desenvolvido o equipamento. Este projecto consiste essencialmente na análise estrutural e selecção de equipamentos. O equipamento final resultou de uma série de iterações e ideias de forma a optimizar toda estrutura para a magnitude dos esforços envolvidos, obtendo no final um equipamento capaz de cumprir os requisitos. No final prevêse um equipamento com a capacidade de suportar esforços verticais de 50

This is a INEGI’s R&D project, resulting from a cooperation between DPS and LOME, which intends to use of equipment already available at INEGI in order to develop an equipment capable of preforming welds through the process of Friction Stir Welding. The available equipment consists of three axis computerized numeric controls (CNC) systems, and the servomotors for each axis. The equipment designed within this thesis will be used on research works aiming at the development of the welding process itself. FSW is a process where high forces are developed during welding, in particular the vertical force (tool axis) which is needed in order to keep the material within the stirring process. Developed in 1991 by Wayne Thomas at The Welding Institute, the Friction Stir Welding process still need further studies, but can be considered a real breakthrough when compared to conventional welding methods, mainly because it is a solid-state welding, which means that the base material don’t reach the melting temperature, therefore less defects are induced in the weld. This process requires a rotating tool that travels along the joint, generating frictional heat, which heats the base material. The joining occurs when the tool travels along the joint, heating the materials and mixing them together. With this method, high quality welds can be obtained even on materials that are considered of poor weldability, when using conventional methods, like Aluminum Alloys. For this project several solutions were tested, suppliers were reached and with the feedback the equipment was developed. This project main focus is on the structural analysis and the selection of components that will integrate the final equipment. The final equipment is a result of several iterations and ideas in order to optimize the complete structure for the loads developed when welding, resulting on a capable equipment that match the needs. At the end is expected to have an equipment that is capable of preforming welds on several materials and reaching vertical forces as high as 50