Title

A STUDY ABOUT THE MECHANICAL PROPERTIES OF ALCLAD AA2024 CONNECTIONS PROCESSED BY FRICTION SPOT WELDING

ESTUDO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE JUNTAS DE ALUMÍNIO ALCLAD AA2024 PROCESSADAS PELO PROCESSO DE SOLDA PONTUAL POR FRICÇÃO – FSpW

Authorship

Tier, Marco Antônio Durlo; Santos, Jorge Fernandes dos; Rosendo, Tonilson de Souza; Mazzaferro, José Antônio Esmerio; Mazzaferro, Cíntia Cristiane Petry; Strohaecker, Telmo Roberto; Bergmann, Luciano Andrei; Olea, Cesar Afonso Weis; Silva, Antônio da

Tier, Marco Antônio Durlo

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Santos, Jorge Fernandes dos

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Rosendo, Tonilson de Souza

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Mazzaferro, José Antônio Esmerio

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Mazzaferro, Cíntia Cristiane Petry

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Strohaecker, Telmo Roberto

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Bergmann, Luciano Andrei

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Olea, Cesar Afonso Weis

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Silva, Antônio da

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DOI

10.5151/2594-5327-14953

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Abstract

Friction Spot Welding – FSpW, also known as Refill Friction Spot Welding is a new solid- state spot process developed by GKSS, exhibiting as one of the main advantages, no key- hole on the surface of the material after the completion of the process. In the present work FSpW has been performed in 2 mm-thick Alclad AA2024-T3 varying tool rotational speeds, sleeve plunge depths and plunge rates. Mechanical properties of the connections have been investigated in terms of hardness and shear testing. The fracture mechanisms were observed by SEM and the microstructural features by OM. The results have demonstrated that the optimum tool rotational speed is dependent on the other welding parameters as plunge rate and plunge depth. Plunge depths of around 25% (0.5 mm) in the bottom plate thickness have proved to be adequate to reach a good mechanical performance of the connections. It was observed that the main feature affecting the mechanical properties of the joint is the Alclad distribution inside the weld. Furthermore, lower plunge rates have resulted in more homogeneous distribution of the Alclad and thus, in better mechanical performance of the connections.

A técnica de solda pontual por fricção (Friction Spot Welding – FSpW), também conhecida como Refill Friction Spot Welding é um novo processo de solda pontual no estado sólido desenvolvido pelo GKSS, exibindo como uma das principais vantagens, a inexistência de cavidade na superfície do material, após a finalização do processo. Neste trabalho, FSpW foi realizado em chapas de 2mm de espessura da liga Alclad AA2024-T3 variando-se a velocidade de rotação da ferramenta, profundidade de penetração e taxa de penetração do sleeve (ombro). As propriedades mecânicas das juntas foram investigadas em termos de dureza e resistência ao cisalhamento. Os mecanismos de fratura foram analisados utilizando-se MEV enquanto a microestrutura foi investigada por MO. Os resultados obtidos demonstraram que a velocidade de rotação ótima da ferramenta é dependente dos outros parâmetros de processo como profundidade e taxa de penetração. Profundidades de penetração em torno de 25% (0.5 mm) na chapa inferior provaram serem satisfatórias para se obter uma boa performance mecânica das juntas. Observou-se que a principal fator a afetar as propriedades mecânicas das juntas é a distribuição de Alclad no interior da solda. Além disso, menores taxas de penetração resultaram em uma distribuição mais homogênea do Alclad e desta forma, em melhor performance mecânica das juntas soldadas.

Keywords

Friction spot welding; FSpW; AA 2024; Alclad; SEM.

Solda pontual por fricção – FSpW; AA 2024; Alclad; MEV.