Estudo da soldagem entre alumínio 2024-T3 e compósito PEI/fibra de vidro para aplicação aeronáutica - Reis, Jonas Frank [UNESP] (2021)
O aumento da utilização de materiais avançados, como compósitos termoplásticos e ligas de alumínio, em setores vinculados a indústria aeronáutica é atribuído principalmente às suas excelentes propriedades mecânicas associada a sua elevada resistência específica (relação resistência/peso). Em consequência a este panorama, torna-se imprescindível a interação entre esses materiais na estrutura de uma aeronave e, consequentemente um estudo desses materiais visando a união de ambos. A soldagem se destaca, em relação aos métodos de união por rebite e colagem, por proporcionar um método de união efetivo, sem o aumento do peso na estrutura e com tempos reduzidos na produção de juntas. Desta forma, este trabalho tem como principal objetivo a obtenção de juntas soldadas envolvendo o compósito PEI (poli (éter-imida)) reforçado com fibra de vidro e ligas de alumínio 2024-T3 (AA2024-T3) a partir dos processos de soldagem por oxi-combustão (OFW – Oxi-Fuel Welding) e soldagem a laser por Yb: fibra. Neste trabalho foi utilizado o planejamento experimental tipo fatorial completo 22 como variável resposta a tensão de ruptura (MPa) obtida a partir do ensaio mecânico de Lap Shear (LSS). Para a soldagem a laser foram analisadas as variáveis do processo: velocidade e potência do feixe e a soldagem por OFW foram consideradas as variáveis: distância da chama e tempo. Além disso, uma análise da viabilidade do ensaio de ILSS (Resistência ao Cisalhamento Interlaminar) foi realizado para a soldagem por OFW. Para a soldagem por OFW foi obtido um valor otimizado de LSS de 6,32 MPa. Já para os valores otimizados para a soldagem a laser chegou-se a 8,06 MPa. Após os valores obtidos estatisticamente, as amostras da liga AA2024-T3 foram anodizadas com o intuito de aumentar o intertravamento na interface soldada dos materiais. Considerando os resultados obtidos a partir da soldagem por OFW, obteve-se o dobro do valor de LSS (13,80 MPa) com amostras soldadas utilizando a liga anodizada em relação a liga como recebida. Por conseguinte, a partir da soldagem a laser, obteve-se um valor de LSS de 13,85 MPa. A partir desses resultados, o processo a laser foi aprimorado, aplicando-se dois cordões em amostras da liga de alumínio anodizada e obtendo um valor de LSS de 16,02 MPa. Finalmente, foram realizadas caracterizações nos materiais soldados a partir da análise por estereoscópio e microscopia óptica que constituíram junta em condições otimizadas estabelecidas neste estudo. Em ambos os processos foi constatada a influência da soldagem na morfologia da liga de alumínio, convertendo sua estrutura em grãos equiaxiais e formando partículas de segunda fase (dispersóides), a partir da segregação de precipitados, que causaram a redução de sua dureza. Com aplicação correta dos parâmetros e a devida proteção do compósito polimérico frente ao aquecimento de ambos os processos de soldagem, sua morfologia não apresentou mudanças ou a presença de defeitos que pudessem interferir em sua propriedade. Por fim, a análise potenciodinâmica constatou que a liga anodizada apresentou menor densidade de corrente e, consequentemente, uma maior resistência à corrosão se comparado a liga como recebida e após as soldagens.