Caracterização, avaliação e otimização das propriedades mecânicas de juntas de liga de magnésio AZ31 soldadas pelo processo FSW
Em meio ao mundo moderno em que estamos inseridos atualmente, a busca por materiais que conciliem uma relação resistência/peso satisfatória tem sido palco de interesse mundial do setor industrial, em especial o de transporte. Neste contexto, as ligas de magnésio ganham protagonismo ao serem empregad...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de documento: | Tesis de maestría |
| Estado: | Published version |
| Fecha de publicación: | 2023 |
| País: | Brasil |
| Institución: | UFCG |
| Repositorio: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
| Lenguaje: | Portugués |
| OAI Identifier: | oai:localhost:riufcg/36847 |
| Acceso en línea: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/36847 |
| Nivel de acceso: | Acceso abierto |
| Palabra clave: | Planejamento experimental Microestrutura Propriedades mecânicas Liga de Magnésio AZ31 Friction Stir Welding Experimental planning Microstructure Mechanical property AZ31 Magnesium alloy Engenharia Mecânica |
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| author | SOUSA, José Wallisson de Abreu. |
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| collection | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
| description | Em meio ao mundo moderno em que estamos inseridos atualmente, a busca por materiais que conciliem uma relação resistência/peso satisfatória tem sido palco de interesse mundial do setor industrial, em especial o de transporte. Neste contexto, as ligas de magnésio ganham protagonismo ao serem empregadas em componentes de automóveis para melhoria de sua eficiência. Entretanto, um dos desafios a aplicação destes materiais é a obtenção de uniões soldadas, já que este tipo de material tem apresentado limitações ao serem submetidas aos processos convencionais por fusão ao arco elétrico. Neste sentido, o processo de soldagem em estado sólido friction stir welding surge como boa alternativa para união destas ligas. Portanto, este trabalho tem por objetivo avaliar a influência que os parâmetros de soldagem desempenham na microestrutura e propriedades mecânicas de juntas soldadas da liga de magnésio AZ31. As juntas foram produzidas a partir de diferentes condições definidas através do planejamento experimental empregando uma fresadora universal de três eixos. Foram realizadas caracterização microestrutural e mecânica das juntas soldadas, conforme microscopia ótica e ensaios de tração uniaxial e de microdureza Vickers, respectivamente, bem como análise fractográfica das superfícies de fratura via microscópio eletrônico de varredura. Os resultados demonstraram um bom aspecto visual das juntas ao constatar-se a ausência de trincas e falta de preenchimento. Diferentes níveis de resistência mecânica foram obtidos, chegando a atingir 197 MPa. Os tamanhos médios de grão da zona de mistura foram menores do que os do material de base, apresentando reduções que chegaram a 74%. Resultando na obtenção de maiores níveis de microdureza nos casos de menor tamanho de grão. As imagens fractográficas mostraram considerável presença de dimples, caracterizando fratura dúctil das juntas soldadas. Diante disso, os variados níveis de temperatura resultante das diferentes condições de parâmetros de soldagem impostas foram determinantes para o comportamento microestrutural, o que consequentemente veio a influenciar no comportamento mecânico. |
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| publisher | Universidade Federal de Campina Grande Brasil Centro de Ciências e Tecnologia - CCT PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA UFCG |
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| spelling | Caracterização, avaliação e otimização das propriedades mecânicas de juntas de liga de magnésio AZ31 soldadas pelo processo FSW Characterization, evaluation and optimization of the mechanical properties of alloy joints AZ31 magnesium welded by FSW process SOUSA, José Wallisson de Abreu. Planejamento experimental Microestrutura Propriedades mecânicas Liga de Magnésio AZ31 Friction Stir Welding Experimental planning Microstructure Mechanical property AZ31 Magnesium alloy Engenharia Mecânica Em meio ao mundo moderno em que estamos inseridos atualmente, a busca por materiais que conciliem uma relação resistência/peso satisfatória tem sido palco de interesse mundial do setor industrial, em especial o de transporte. Neste contexto, as ligas de magnésio ganham protagonismo ao serem empregadas em componentes de automóveis para melhoria de sua eficiência. Entretanto, um dos desafios a aplicação destes materiais é a obtenção de uniões soldadas, já que este tipo de material tem apresentado limitações ao serem submetidas aos processos convencionais por fusão ao arco elétrico. Neste sentido, o processo de soldagem em estado sólido friction stir welding surge como boa alternativa para união destas ligas. Portanto, este trabalho tem por objetivo avaliar a influência que os parâmetros de soldagem desempenham na microestrutura e propriedades mecânicas de juntas soldadas da liga de magnésio AZ31. As juntas foram produzidas a partir de diferentes condições definidas através do planejamento experimental empregando uma fresadora universal de três eixos. Foram realizadas caracterização microestrutural e mecânica das juntas soldadas, conforme microscopia ótica e ensaios de tração uniaxial e de microdureza Vickers, respectivamente, bem como análise fractográfica das superfícies de fratura via microscópio eletrônico de varredura. Os resultados demonstraram um bom aspecto visual das juntas ao constatar-se a ausência de trincas e falta de preenchimento. Diferentes níveis de resistência mecânica foram obtidos, chegando a atingir 197 MPa. Os tamanhos médios de grão da zona de mistura foram menores do que os do material de base, apresentando reduções que chegaram a 74%. Resultando na obtenção de maiores níveis de microdureza nos casos de menor tamanho de grão. As imagens fractográficas mostraram considerável presença de dimples, caracterizando fratura dúctil das juntas soldadas. Diante disso, os variados níveis de temperatura resultante das diferentes condições de parâmetros de soldagem impostas foram determinantes para o comportamento microestrutural, o que consequentemente veio a influenciar no comportamento mecânico. In the midst of the modern world in which we currently live, the search for materials that combine a satisfactory resistance/weight ratio has been a stage of worldwide interest in the industrial sector, especially the transport sector. In this context, magnesium alloys gain prominence when used in automobile components to improve their efficiency. However, one of the challenges in applying these materials is obtaining welded joints, as this type of material has presented limitations when subjected to conventional processes by electric arc fusion. In this sense, the solid-state friction stir welding process appears as a good alternative for joining these alloys. Therefore, this work aims to evaluate the influence that welding parameters have on the microstructure and mechanical properties of welded joints made of AZ31 magnesium alloy. The joints were produced based on different conditions defined through experimental planning using a three-axis universal milling machine. Microstructural and mechanical characterization of the welded joints were carried out, according to optical microscopy and uniaxial tensile and Vickers microhardness tests, respectively, as well as fractographic analysis of the fracture surfaces via scanning electron microscope. The results demonstrated a good visual appearance of the joints, showing the absence of cracks and lack of filling. Different levels of mechanical resistance were obtained, reaching 197 MPa. The average grain sizes of the mixing zone were smaller than those of the base material, showing reductions of up to 74%. Resulting in obtaining higher levels of microhardness in cases of smaller grain size. The fractographic images showed a considerable presence of dimples, characterizing ductile fracture of the welded joints. Therefore, the varied temperature levels resulting from the different welding parameter conditions imposed were decisive for the microstructural behavior, which consequently influenced the mechanical behavior. Universidade Federal de Campina Grande Brasil Centro de Ciências e Tecnologia - CCT PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA UFCG http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/36847 SOUSA, José Wallisson de Abreu. Caracterização, avaliação e otimização das propriedades mecânicas de juntas de liga de magnésio AZ31 soldadas pelo processo FSW. 2023. 109 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Centro de Ciências e Tecnologias, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2023. |
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