Soldadura por fricção linear assistida por corrente elétrica

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Um obstáculo à maior transferência industrial do processo de Soldadura por Fricção Linear (SFL) são os defeitos nas juntas soldadas. Os defeitos na raiz são os mais significativos, designadamente, a falta de penetração e o alinhamento de óxidos, ambos consequência do deficiente fluxo visco plástico de material na extremidade inferior do pino da ferramenta. Estes defeitos são os mais importantes porque são os mais difíceis de evitar e os mais difíceis de detetar. Contudo, a sua existência reduz drasticamente a resistência mecânica das juntas soldadas, sobretudo sob esforços de fadiga. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e testar uma nova variante do processo de SFL, tendo em vista reduzir ou eliminar os defeitos na raiz. A variante proposta consiste em adicionar externamente uma fonte de energia suplementar na raiz da soldadura para aumentar o fluxo visco plástico de material nessa zona. Propôs-se a geração de calor por efeito de Joule, fazendo passar uma corrente elétrica de elevada intensidade para facilitar a deformação plástica do material. Foi produzido um protótipo funcional, envolvendo ferramentas e acessórios de SFL dedicados, instrumentação e software. Foram desenvolvidos modelos analíticos e numéricos para simulação do processo, e foram realizadas várias soldaduras na liga AA6082-T6 para validação da metodologia. As simulações confirmam a validade do conceito para intensidades de corrente elétrica da ordem de 800 A, e o protótipo cumpriu os requisitos inicialmente estabelecidos. Contudo, os resultados da análise metalográfica apenas revelaram uma redução significativa dos defeitos em um dos ensaios. Os resultados das medições de microdureza e de mapeamento de condutividade elétrica não evidenciaram alterações metalúrgicas devido ao efeito de Joule. Este trabalho permitiu estabelecer um importante conhecimento processual nesta variante da SFL, bem como identificar as futuras medidas corretivas, tendo em vista a melhoria dos resultados.