Abstract In this study, the influence of heat input on the mechanical properties and microstructure of welded joints in ASTM A572 grade 50 steel using the GMAW process and 90Ar-10CO2 shielding gas was investigated. Process parameters were varied between 20-30 V and 230-250 A, which were adjusted aiming to obtain spray transfer together producing two heat inputs with a 10% difference between them. Visual inspection, tensile tests, microhardness scans, measurements of the width of the heat-affected zone (HAZ), and metallography were performed. The experimental measurements were complemented by calculating the continuous cooling transformation (CCT) diagram of the steel from its chemical composition. The results showed that discontinuity-free and visually acceptable welded joints were obtained. The microstructure of the fusion zone was primarily composed of acicular ferrite, and the HAZ contained a mixture of bainite, pearlite, and ferrite as calculated by the CCT diagram. No statistically significant variations were observed in the microhardness measurements, with the highest value (240 MHV) obtained in the fusion zone. The width of the HAZ varied proportionally with the heat input, while no significant differences were found in the stress results as a function of the heat input.

ABSTRACT: In this study was evaluated the corrosion behavior of welded joints obtained by electric arc and friction stir welding in AA1100 aluminum alloy with the aim to compare the effects of the process on the corrosion resistance. Tests were performed on salt spray chamber andpotentiodynamic polarization test on welded joints based on ASTM B117 and ASTM G5 standards, respectively, using NaCl. The corrosion rate, mass loss behavior and potentiodynamic curves were analyzed. The analyzes were complemented by observation of tested surfaces with stereology and scanning electron microscopy. The results showed that localized corrosion was observed in both processes, which was stronger in the fusion region of welding arc processed samples. Furthermore, this last kind of samples showed higher mass loss and higher corrosion rate than the solid state processed samples.

RESUMEN: En este estudio se evaluó el comportamiento a la corrosión de juntas soldadas obtenidas mediante soldadura por fricción-agitación y por fusión al arco eléctrico de aleación de aluminio AA1100. Con el fin de comparar los efectos de ambos procesos sobre la resistencia a la corrosión, se realizaron pruebas en cámara de niebla salina y ensayos de polarización potenciodinámica, usando cloruro de sodio con base en las normas ASTM B117 y ASTM G5, respectivamente. Se analizaron la velocidad de corrosión, pérdida de masa y curvas de comportamiento potenciodinámico. Los análisis fueron complementados con estereología y con observación de las superficies ensayadas por medio de microscopia electrónica de barrido. Los resultados muestran que la corrosión fue localizada en ambos procesos de soldadura, siendo predominante en la región de soldadura para los procesos al arco. Se presentó para el proceso al arco mayores pérdidas de masa y velocidad de corrosión que para el proceso en estado sólido.

Resumen En este trabajo se estudiaron los efectos de la geometría del hombro de la herramienta en la evolución de la microestructura y las propiedades mecánicas de juntas soldadas de aleación de aluminio AA1100 obtenidos por fricción-agitación usando una máquina fresadora. Tres diseños de hombros se evaluaron con el objetivo de inducir distribuciones diferentes de ciclos térmicos en las regiones de soldadura. Los ciclos térmicos se midieron utilizando termopares y un sistema de adquisición de datos. Caracterización microestructural y análisis cristalográfico de las regiones soldadas se hicieron usando, microscopía óptica y electrónica de barrido, además de difracción de electrones retrodispersados. Las propiedades mecánicas se determinaron por ensayos de tracción, doblez guiado y pruebas de dureza. El comportamiento de la soldabilidad se estableció con base en datos experimentales. Los resultados mostraron que las herramientas con hombro configurado tienen un efecto importante en los ciclos térmicos, generando una amplia región plastificada y el mayor tamaño de grano en la zona de agitación en comparación con la herramienta de hombro plano.

Abstract In this work were studied the effects of shoulder geometry of tool on microstructure evolution and mechanical properties of friction stir welded joints of AA1100 aluminum alloy using a milling machine. Three designs of shoulder geometry were evaluated with the aim to induce different distributions of thermal cycles in welding regions. Thermal cycles were measured using thermocouples and a data system acquisition. A microstructural characterization and crystallographic analysis of the welded regions were carried out using optical, scanning electron microscopy, and electron backscattering diffraction. The mechanical properties were measured by transverse tension, guided bend and hardness tests. The weldability behavior was established based on the experimental data. Results showed that the features shoulder tools produced an important effect on the thermal cycles, generating a plasticized wide region and biggest grain size in stir zone when compared with flat shoulder tool.

ABSTRACT In this work is studied the relationship between morphological characteristics of grain and hardness of aluminum alloys AA5083-H116, which has been submitted to several isothermal treatments. For analysis development were used optical and scanning electron microscopy, chemical microanalysis, hardness measurements, differential scanning calorimetry (DSC) curves, computational thermodynamics calculations, and image digital analysis, aiming to determine the recrystallization and abnormal grain growth temperatures, as well as phase transformations associated to thermal cycles. It was determined that static recrystallization start temperature is between 150° to 180°C, which was observed as heterogeneous process at whole rolled structure of material, while a possible abnormal grain growth process is initiated at 300°C, approximately. The results of this work are important because helping to understand the microstructure evolution due to processes of fabrication, which have similar thermal cycles, such as welding and heat treatments applied on this kind of material.

RESUMEN En este trabajo se estudia la relación entre las características morfológicas del grano y la dureza de la aleación de aluminio AA5083-H116 cuando se somete a la acción de tratamientos isotérmicos diversos no acumulativos. Para el análisis se usaron las técnicas de microscopia óptica y electrónica de barrido, microanálisis químico, medición de durezas, barridos de calorimetría diferencial, cálculos con termodinámica computacional y análisis de imágenes con el objetivo de estimar las temperaturas de inicio de la recristalización y de crecimiento de grano, así como las transformaciones de fase asociadas a estos ciclos térmicos. Se determinó que la temperatura de inicio de recristalización estática del material está entre 150° y 180°C, ocurriendo como un proceso heterogéneo, mientras que un posible crecimiento anormal del grano inicia aproximadamente a los 300°C. Estos resultados son importantes para entender lo que ocurre en la microestructura durante los procesos de fabricación en los cuales se presenten ciclos térmicos similares, como en soldadura por fusión y tratamientos térmicos aplicados sobre este tipo de material y su relación con los cambios en propiedades locales.

RESUMEN En este trabajo fue desarrollado el análisis del comportamiento de las deformaciones de un dispositivo electromecánico de medición de fuerzas axiales y horizontales durante el proceso de soldadura por fricción- agitación (SFA). Se detalla la metodología del diseño mecánico del dispositivo y su fabricación. Se realizó simulación computational de las deformaciones y los esfuerzos involucrados durante la operación usando técnicas de elementos finitos con el programa ANSYS(r), cuyos resultados fueron comparados con el desempeño real del dispositivo durante la soldadura de una placa de aluminio comercialmente puro. Los resultados mostraron que el intervalo de valores de las deformaciones unitarias simuladas está entre 3,19x1o-10 y 3,34x10-3 mm.mm-1, intervalo que tuvo una diferencia menor al 10% con los valores reales medidos. Estos valores sirvieron para validar la posición y precisión de los sensores de deformación (galgas extensiométricas), los cuales son usados para realizar la medida de fuerzas en los sentidos horizontal y vertical durante el proceso SFA.

ABSTRACT In this work was analyzed the behavior of strain in an electromechanical device for measuring axial and horizontal forces during friction stir welding (FSW) process. It was described the methodology of mechanical design of the measurement device and its manufacturing. Computer simulation using finite element analysis with ANSYS (r) program was used to calculate the strain and stresses involved during operation. Obtained results were compared with the experimental performance of the device during the welding of a commercially pure aluminum plate. The results showed that the range of simulated strain values was between 3.19 x 10-10 and 3.34 x 10-3 mm.mm"1, which had a difference 10% less compared to actual values measured. Obtained values were used to validate the accuracy and the position of strain sensors (strain gages), which were used for measurement of forces in the horizontal and vertical directions of SFA process.

Abstract: In this work was studied the weldability of high density polyethylene (HDPE) using friction stir welding (FSW) process, and two kind of tools, denominated conventional, and non-conventional tool, which has a non-rotating shoulder. Evaluation was performed using combination of parameters of rotation speed (vW) and welding speed (vA), which were adjusted for each type of tool. Weldability was estimated based on visual inspection, the presence of discontinuities, and tests of stereoscopy and confocal microscopy, and hardness in welded joints. Results shows that the unconventional tool obtains welded joints free of discontinuities and an excellent external appearance due to low heat input. The hardness decreased in the stirred zone compared to material base, showing different behavior on the retreating and advancing sides, depending on the process parameters.

Resumen: En este trabajo se estudió la soldabilidad de polietileno de alta densidad (PEAD) mediante el proceso de soldadura por fricción agitación (SFA), usando dos herramientas diferentes, una convencional y otra con hombro no rotacional, denominada no convencional. La evaluación comparativa fue realizada bajo combinaciones de los parámetros de velocidad de rotación (vW) y velocidad de avance (vA) ajustados para cada herramienta. La soldabilidad fue valorada con base en inspección visual, la presencia de discontinuidades mediante estereoscopia y microscopia confocal y la dureza en las juntas soldadas. Como resultado se obtuvo que la herramienta no convencional permitió obtener juntas soldadas libres de discontinuidades y con excelente apariencia externa gracias al menor calor aportado. La dureza en la zona agitada fue menor a la del material base, mostrando comportamientos diferenciados en los lados de avance y retroceso en función de los parámetros de proceso.