Title

ANÁLISE POR ELEMENTOS FINITOS DO ENSAIO DE CISALHAMENTO DE UMA SOLDA POR FRICÇÃO POR PONTO

FINITE ELEMENT ANALYSIS OF A FRICTION SPOT WELD SHEAR TEST

Authorship

Campanelli, Leonardo Contri; Antonialli, Armando Ítalo Sette; Alcântara, Nelson Guedes de; Bolfarini, Claudemiro; Suhuddin, Uceu Fuad Hasan; Santos, Jorge Fernandez dos

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Bolfarini, Claudemiro

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Suhuddin, Uceu Fuad Hasan

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DOI

10.5151/2594-5327-20932

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Abstract

Friction spot welding (FSpW) is one of the most recently developed solid state joining technology. This process employs a non-consumable rotating tool to produce an overlapped connection between similar or dissimilar sheets, and exhibits some advantages over competitor techniques as absence of consumables, lower material loss, shorter cycles and power saving. In this work, based on former publications, a computer aided draft and engineering resource was used to model a FSpW joint on AZ31 magnesium alloy sheets and subsequently submit the assembly to a typical shear test loading in order to conceive mechanical tests results. Finite element analysis shows that the crack initiation must happen on the welded zone periphery where tensile stresses reach the highest values. It is supposed that “through the weld” and “circumferential pull-out” variants should be the main failure behaviors, although mechanical testing may provide other types of fracture due to metallurgical features.

A soldagem por fricção por ponto (FSpW) é uma das tecnologias mais recentemente desenvolvidas no que se refere à união no estado sólido. Este processo emprega uma ferramenta rotacional não consumível para produzir uma junta sobreposta entre chapas similares ou dissimilares, e exibe algumas vantagens em relação às técnicas concorrentes, tais como ausência de consumíveis, menor perda de material, ciclos mais curtos e maior eficiência energética. Neste trabalho, com base em publicações anteriores, foi utilizado um recurso computacional de desenho e projeto para modelar uma junta por FSpW em chapas de liga de magnésio AZ31 e posteriormente submeter o conjunto a uma carga de cisalhamento típica a fim de compreender os resultados dos ensaios mecânicos. A análise por elementos finitos mostra que a nucleação da trinca deve ocorrer na periferia da zona soldada onde as tensões de tração atingem os seus maiores valores. Presume-se que as variantes “através da solda” e “arrancamento circunferencial” sejam os principais modos de falha, ainda que os ensaios mecânicos venham a apresentar outros tipos de fratura em razão de fatores metalúrgicos.

Keywords

Friction spot welding; Finite element analysis; Shear test.

Soldagem por fricção por ponto; Análise por elementos finitos; Ensaio de cisalhamento.