Resumo: A soldagem por fricção (FSW) é um processo de união em estado sólido que usa uma ferramenta não consumível para unir duas peças de trabalho opostas sem derreter o material da peça. O FSW é usado predominantemente na soldagem de materiais leves, como ligas de alumínio e magnésio. Neste trabalho, ligas AA6061-T6 e AZ31B-H24 foram unidas por FSW variando os seguintes parâmetros: velocidade de rotação (vrot) = 400, 800, 1200 e 1600 rpm, velocidade de deslocamento da ferramenta (vdf) de 30 e 60 mm/min e ângulo de inclinação de 1° e 3°. Em alguns casos, utilizou-se um desvio da ferramenta de 1 mm em direção à liga de Mg. As características microestruturais das juntas de solda foram analisadas por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados experimentais mostraram que é possível obter zonas de misturas o soldagem colocando a liga AA6061-T6 no lado do avanço, cumprindo com duas condições de processamento: i) sem inclinação da ferramenta, vdf = 30 mm/min, vrot= 400 rpm e um ângulo de inclinação de 1° (M7) e ii) com desvio da ferramenta e com vdf = 30 mm/min e vrot = 1200 rpm e um ângulo de inclinação de 3° (M3). Foram observados componentes intermetálicos como o Al3Mg2 e o Al12Mg17 na zona de mistura. A dureza e a resistência à tração da solda M7 variou entre 76 e 129 HV, e 88,2 MPa respectivamente, e estas propriedades variaram entre 95 e 153 HV, e 18,95 MPa na solda M3.

Abstract: Friction Stir Welding (FSW) is a solid-state joining process that uses a non-consumable tool to join two facing workpieces without melting the workpiece material. FSW is predominantly used for welding lightweight materials such as aluminum and magnesium alloys. In the present investigation, AA6061-T6 and AZ31B-H24 alloys were joined by FSW using the following parameters: rotational speed of 400, 800, 1200 and 1600 rpm, welding speed of 30 and 60 mm/min and tilt angle of 1° and 3°. In some cases, a tool offset of 1 mm was used into the Mg-based alloy. Microstructural characteristics of the weld joints were analyzed by optical microscopy and scanning electron microscopy. The experimental results show that dissimilar welds can be obtained by placing the AA6061-T6 alloy on the advancing side under two processing conditions: i) without a tool offset using a welding speed of 30 mm/min, a rotational speed of 400 rpm and a tilt angle of 1° (M7) and ii) with a tool offset and a welding speed of 30 mm/min, using a rotational speed of 1200 rpm and a tilt angle of 3° (M3). Al3Mg2 and Al12Mg17 intermetallic compounds were observed in the stir zone. Hardness and tensile strength of joints M7 varied from 76 to 129 HV, and 88.2 MPa respectively, and these properties varied from 95 to 153 HV, and 18.95 MPa in joints M3.

Resumo: As ligas de alumínio são promissoras para aplicações estruturais nas indústrias aeroespaciais e de transporte devido ao seu elevada relação resistência-peso e excelente resistência à corrosão. Em comparação com as ligas de alumínio não reforçadas e alumínio/compósitos de matriz de alumínio reforçados com fases cerâmicas, exibem maior resistência e características tribológicas melhoradas. Foi desenvolvida uma técnica de modificação superficial, friction stir processing, para a fabricação de superfície de compósitos. Foi investigado o efeito dos parâmetros FSP como número de passes, direção de cada passe e ranhura selado ou não selada. Neste trabalho, nanopartículas de TiC (2% em peso) foram adicionadas à liga de alumínio AA7075-T651 para produzir uma superfície funcional. Foram utilizados parâmetros fixos para a liga AA7075: velocidade de rotação de 1000 rpm, velocidade de deslocamento de 300 mm/min e penetração do pino de 2,8 mm. Microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM) foram utilizadas para estudar a microestrutura. Os resultados indicaram que os parâmetros FSP selecionados influenciaram na área da superfície do compósito, na distribuição de partículas de TiC e na microdureza da superfície. Finalmente, a fim de avaliar a taxa de desgaste o teste de pino sobre disco foi realizado.

Abstract: Aluminum alloys are very promising for structural applications in aerospace, military and transportation industries due to their light weight, high strength-to-weight ratio and excellent resistance to corrosion. In comparison to unreinforced aluminum alloys, aluminum/aluminum alloy matrix composites reinforced with ceramic phases exhibit higher strength and hardness, improved tribological characteristics. A novel surface modifying technique, friction stir processing (FSP), has been developed for fabrication of surface composite with an improved performance. The effect of FSP parameters such as number of passes, direction of each pass, sealed or unsealed groove on microstructure was investigated. In this work, nano-particles of TiC (2% in weight) were added to aluminum alloy AA7075-T651 to produce a functional surface. Fixed parameters for this AA7075 alloy were used; rotation speed of 1000 rpm, travel speed of 300 mm/min and pin penetration of 2.8 mm. Optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) were employed to study the microstructure of the fabricated surface composites. The results indicated that the selected FSP parameters influenced the area of surface composite, distribution of TiC particles and micro-hardness of the surface composites. Finally, in order to evaluate rate wear the pin on disk test was carried out.

Abstract Friction stir spot welding (FSSW) is a process of recent development and interest, mainly in titanium alloys, since there are previous studies of aluminum alloys, magnesium, steel and polymers. Titanium alloys have a wide range of applications in the aeronautical industry, mainly in the components of commercial aircrafts as landing gear. Therefore, this work was focused on the Ti-6Al-4V alloy, this type of alloy has alpha (α) and beta (β) phases, giving a better balance between its mechanical properties as hardness and tensile strength. The FSSW process was performed using a high speed machining center, with a rotational speed of 500 RPM, plunge speed of 2 mm/s and 3 sec in dwell time, in sheets with a thickness of 1.5 mm and overlap length of 20 mm. The results showed the effect of process variables during FSSW process on microstructure of Ti-6Al-4V alloy caused by the thermal effect and plastic deformation of the welding process, obtaining an appropriate combination of parameters and binding flawless.

Resumen La soldadura de punto por fricción-agitación (Friction Stir Spot Welding, FSSW) es un tema de reciente desarrollo e interés, principalmente en aleaciones de Titanio, ya que existen estudios previos realizados en aleaciones de aluminio, magnesio, aceros y polímeros. Las aleaciones de Titanio tienen una amplia aplicación en la industria aeronáutica, principalmente como componentes en el tren de aterrizaje en aviones comerciales, por lo cual este trabajo se centra en la aleación Ti-6Al-4V, este tipo de aleación presenta fases alfa (α) y beta (β), brindado mejor balance en propiedades mecánicas de dureza y esfuerzo a la tensión. El proceso FSSW se realizó mediante un centro de maquinado de alta velocidad, utilizando una velocidad de rotación de 500 RPM, una velocidad de penetración de la herramienta de 2 mm/s y 3 s en tiempo de sostenimiento, en láminas con un espesor de 1,5 mm y una longitud de traslape de 20 mm. Los resultados mostraron el efecto de las variables del proceso de soldadura FSSW sobre la microestructura de la aleación Ti-6Al-4V ocasionada por el efecto térmico y la deformación plástica del proceso de la soldadura, concluyendo que una adecuada combinación de parámetros permite realizar una unión sin defectos.