Otimização dos parâmetros de soldagem a ponto por Fricção (FSpW) da liga AlMgSc e avaliação das propriedades mecânicas estáticas e dinâmicas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2017
Autor(a) principal: Lage, Sara Beatriz Miranda
Orientador(a): Bolfarini, Claudemiro lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/9291
Resumo: Aluminum alloys are widely used in transportation industry to reduce structural weight and fuel consumption. The development of advanced alloys and more effective technologies for joining materials contribute to achieve such objectives. AlMgSc alloys emerge as an interesting option to structural applications due to low density and high mechanical performance, as well as an attractive cost. Friction spot welding (FSpW) process is a novel solid state joining technology that has proven to be suitable for joining lightweight materials. This process is carried out in a few steps and in a short time with low thermal cycles and energy consumption as well as without extra materials addition. Thus, this process is an alternative to industrial techniques such as riveting and resistance spot welding. This work presents, for the first time, the application results of FSpW on AlMgSc sheets in overlapping configuration. The effect of the process parameters, such as rotational speed, plunge depth and plunge time, was investigated in order to obtain joints with higher lap shear strength. The Taguchi method and the analysis of variance were applied to study the influence of each parameter on mechanical properties of the joints. In addition, the welds were submitted to microstructural characterization and a material flow analysis provided an initial understanding about the formation of microstructural features. Therefore, the fatigue performance was analyzed for the condition of higher lap shear strength and the S-N curve was drawn. The results indicated a good static performance of the welds, although the fatigue performance was less satisfactory. Finally, failure mechanisms of static and dynamic tests seemed to be strongly related to geometric features, such as hook, bonding ligament and microstructural transition regions.
id SCAR_83f8754d2a7c06ecffaed9d41acf2654
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/9291
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str
spelling Lage, Sara Beatriz MirandaBolfarini, Claudemirohttp://lattes.cnpq.br/9231627080617037Santos, Jorge Fernandez doshttp://lattes.cnpq.br/1637997332860660b539789d-669d-410e-bf98-f72c8005bb482018-01-25T12:39:08Z2018-01-25T12:39:08Z2017-08-28LAGE, Sara Beatriz Miranda. Otimização dos parâmetros de soldagem a ponto por Fricção (FSpW) da liga AlMgSc e avaliação das propriedades mecânicas estáticas e dinâmicas. 2017. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2017. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/9291.https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/9291Aluminum alloys are widely used in transportation industry to reduce structural weight and fuel consumption. The development of advanced alloys and more effective technologies for joining materials contribute to achieve such objectives. AlMgSc alloys emerge as an interesting option to structural applications due to low density and high mechanical performance, as well as an attractive cost. Friction spot welding (FSpW) process is a novel solid state joining technology that has proven to be suitable for joining lightweight materials. This process is carried out in a few steps and in a short time with low thermal cycles and energy consumption as well as without extra materials addition. Thus, this process is an alternative to industrial techniques such as riveting and resistance spot welding. This work presents, for the first time, the application results of FSpW on AlMgSc sheets in overlapping configuration. The effect of the process parameters, such as rotational speed, plunge depth and plunge time, was investigated in order to obtain joints with higher lap shear strength. The Taguchi method and the analysis of variance were applied to study the influence of each parameter on mechanical properties of the joints. In addition, the welds were submitted to microstructural characterization and a material flow analysis provided an initial understanding about the formation of microstructural features. Therefore, the fatigue performance was analyzed for the condition of higher lap shear strength and the S-N curve was drawn. The results indicated a good static performance of the welds, although the fatigue performance was less satisfactory. Finally, failure mechanisms of static and dynamic tests seemed to be strongly related to geometric features, such as hook, bonding ligament and microstructural transition regions.Ligas de alumínio são amplamente utilizadas em indústrias de transporte visando a redução do peso estrutural e consumo de combustíveis. O desenvolvimento de ligas avançadas e tecnologias mais efetivas de união contribuem para o alcance de tais objetivos. Ligas do sistema AlMgSc surgem como opção interessante para utilização estrutural devido à baixa densidade e alto desempenho mecânico, aliados a um custo atrativo. O processo de soldagem a ponto por fricção (FSpW) é uma tecnologia recente de união de materiais no estado sólido, que tem se mostrado adequado para a união de ligas leves. Tal processo é realizado em poucas etapas e curto tempo, com baixos ciclos térmicos e consumo energético e sem adição de materiais extras, se mostrando, portanto, uma alternativa a técnicas utilizadas industrialmente, como rebitagem e solda a ponto por resistência. Esse trabalho apresenta, pela primeira vez, resultados de aplicação do FSpW em chapas AlMgSc sobrepostas. O efeito dos parâmetros do processo, como velocidade de rotação, profundidade e tempo de penetração da ferramenta, foi investigado visando a obtenção de soldas com maior resistência em ensaios de cisalhamento, dita condição otimizada. Para tal, foi aplicado o método Taguchi e análise de variância para estudar a importância de cada parâmetro na resistência mecânica das juntas. Além disso, as soldas foram caracterizadas microestruturalmente e uma análise do fluxo de material proporcionou um entendimento inicial acerca da formação de algumas características microestruturais. Ademais, o desempenho em fadiga foi analisado para a condição otimizada de soldagem e a curva S-N foi levantada. Os resultados obtidos apontam um bom desempenho estático das soldas, embora o desempenho em fadiga tenha sido menos satisfatório. Finalmente, os mecanismos de falha, de ensaios estáticos e dinâmicos, foram observados e se mostraram fortemente relacionados a elementos geométricos, como cunha, e linha de união, além de regiões de transições microestruturais.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)CNPq: 134654/2016-1porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAlMgScSolda a ponto por fricçãoFSpWMétodo TaguchiResistência ao cisalhamentoFadigaFraturaAlMgSc alloyFriction spot weldingTaguchi MethodLap shear strengthFatigueFractureENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAOtimização dos parâmetros de soldagem a ponto por Fricção (FSpW) da liga AlMgSc e avaliação das propriedades mecânicas estáticas e dinâmicasOptimization of friction spot welding (FSpW) process of AlMgSc alloy and evaluation of static and dynamic mechanical propertiesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisOnline600600ea2697dd-8d22-4c7a-8bdd-487c739e04c7info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissSBML.pdfDissSBML.pdfapplication/pdf11036305https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/567b79e6-564c-4c82-b3c4-1a1f72093464/downloadbfd6a7dc18c9f75ffae64cce4523adf4MD51trueAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81957https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/c79d16f7-b231-4938-8596-2f748a85624a/downloadae0398b6f8b235e40ad82cba6c50031dMD52falseAnonymousREADTEXTDissSBML.pdf.txtDissSBML.pdf.txtExtracted texttext/plain175875https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/dc1ec07e-426d-4004-8279-39ab81c46878/downloadd2d0f129f01e2d32a021474fca378536MD55falseAnonymousREADTHUMBNAILDissSBML.pdf.jpgDissSBML.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6640https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/09ffc57a-c13a-4e60-ab18-29de7a2e3bce/downloadcbe807ef119b31d3d765acdd3873d008MD56falseAnonymousREAD20.500.14289/92912025-02-05 17:41:40.88Acesso abertoopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/9291https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-05T20:41:40Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)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
dc.title.por.fl_str_mv Otimização dos parâmetros de soldagem a ponto por Fricção (FSpW) da liga AlMgSc e avaliação das propriedades mecânicas estáticas e dinâmicas
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Optimization of friction spot welding (FSpW) process of AlMgSc alloy and evaluation of static and dynamic mechanical properties
title Otimização dos parâmetros de soldagem a ponto por Fricção (FSpW) da liga AlMgSc e avaliação das propriedades mecânicas estáticas e dinâmicas
spellingShingle Otimização dos parâmetros de soldagem a ponto por Fricção (FSpW) da liga AlMgSc e avaliação das propriedades mecânicas estáticas e dinâmicas
Lage, Sara Beatriz Miranda
AlMgSc
Solda a ponto por fricção
FSpW
Método Taguchi
Resistência ao cisalhamento
Fadiga
Fratura
AlMgSc alloy
Friction spot welding
Taguchi Method
Lap shear strength
Fatigue
Fracture
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
title_short Otimização dos parâmetros de soldagem a ponto por Fricção (FSpW) da liga AlMgSc e avaliação das propriedades mecânicas estáticas e dinâmicas
title_full Otimização dos parâmetros de soldagem a ponto por Fricção (FSpW) da liga AlMgSc e avaliação das propriedades mecânicas estáticas e dinâmicas
title_fullStr Otimização dos parâmetros de soldagem a ponto por Fricção (FSpW) da liga AlMgSc e avaliação das propriedades mecânicas estáticas e dinâmicas
title_full_unstemmed Otimização dos parâmetros de soldagem a ponto por Fricção (FSpW) da liga AlMgSc e avaliação das propriedades mecânicas estáticas e dinâmicas
title_sort Otimização dos parâmetros de soldagem a ponto por Fricção (FSpW) da liga AlMgSc e avaliação das propriedades mecânicas estáticas e dinâmicas
author Lage, Sara Beatriz Miranda
author_facet Lage, Sara Beatriz Miranda
author_role author
dc.contributor.authorlattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1637997332860660
dc.contributor.author.fl_str_mv Lage, Sara Beatriz Miranda
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Bolfarini, Claudemiro
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/9231627080617037
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Santos, Jorge Fernandez dos
dc.contributor.authorID.fl_str_mv b539789d-669d-410e-bf98-f72c8005bb48
contributor_str_mv Bolfarini, Claudemiro
Santos, Jorge Fernandez dos
dc.subject.por.fl_str_mv AlMgSc
Solda a ponto por fricção
FSpW
Método Taguchi
Resistência ao cisalhamento
Fadiga
Fratura
topic AlMgSc
Solda a ponto por fricção
FSpW
Método Taguchi
Resistência ao cisalhamento
Fadiga
Fratura
AlMgSc alloy
Friction spot welding
Taguchi Method
Lap shear strength
Fatigue
Fracture
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
dc.subject.eng.fl_str_mv AlMgSc alloy
Friction spot welding
Taguchi Method
Lap shear strength
Fatigue
Fracture
dc.subject.cnpq.fl_str_mv ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
description Aluminum alloys are widely used in transportation industry to reduce structural weight and fuel consumption. The development of advanced alloys and more effective technologies for joining materials contribute to achieve such objectives. AlMgSc alloys emerge as an interesting option to structural applications due to low density and high mechanical performance, as well as an attractive cost. Friction spot welding (FSpW) process is a novel solid state joining technology that has proven to be suitable for joining lightweight materials. This process is carried out in a few steps and in a short time with low thermal cycles and energy consumption as well as without extra materials addition. Thus, this process is an alternative to industrial techniques such as riveting and resistance spot welding. This work presents, for the first time, the application results of FSpW on AlMgSc sheets in overlapping configuration. The effect of the process parameters, such as rotational speed, plunge depth and plunge time, was investigated in order to obtain joints with higher lap shear strength. The Taguchi method and the analysis of variance were applied to study the influence of each parameter on mechanical properties of the joints. In addition, the welds were submitted to microstructural characterization and a material flow analysis provided an initial understanding about the formation of microstructural features. Therefore, the fatigue performance was analyzed for the condition of higher lap shear strength and the S-N curve was drawn. The results indicated a good static performance of the welds, although the fatigue performance was less satisfactory. Finally, failure mechanisms of static and dynamic tests seemed to be strongly related to geometric features, such as hook, bonding ligament and microstructural transition regions.
publishDate 2017
dc.date.issued.fl_str_mv 2017-08-28
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2018-01-25T12:39:08Z
dc.date.available.fl_str_mv 2018-01-25T12:39:08Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv LAGE, Sara Beatriz Miranda. Otimização dos parâmetros de soldagem a ponto por Fricção (FSpW) da liga AlMgSc e avaliação das propriedades mecânicas estáticas e dinâmicas. 2017. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2017. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/9291.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/9291
identifier_str_mv LAGE, Sara Beatriz Miranda. Otimização dos parâmetros de soldagem a ponto por Fricção (FSpW) da liga AlMgSc e avaliação das propriedades mecânicas estáticas e dinâmicas. 2017. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2017. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/9291.
url https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/9291
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.confidence.fl_str_mv 600
600
dc.relation.authority.fl_str_mv ea2697dd-8d22-4c7a-8bdd-487c739e04c7
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/567b79e6-564c-4c82-b3c4-1a1f72093464/download
https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/c79d16f7-b231-4938-8596-2f748a85624a/download
https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/dc1ec07e-426d-4004-8279-39ab81c46878/download
https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/09ffc57a-c13a-4e60-ab18-29de7a2e3bce/download
bitstream.checksum.fl_str_mv bfd6a7dc18c9f75ffae64cce4523adf4
ae0398b6f8b235e40ad82cba6c50031d
d2d0f129f01e2d32a021474fca378536
cbe807ef119b31d3d765acdd3873d008
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv repositorio.sibi@ufscar.br
_version_ 1851688884249821184