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Type: TCC
Title: Análise da mudança do perfil geométrico da ferramenta sobre as características simuladas na soldagem FSW do aço inoxidável austenítico AISI 304L.
Title in English: Analysis of the change in the geometric profile of the tool on the simulated characteristics in FSW welding of AISI 304L austenitic stainless steel.
Authors: Oliveira Júnior, Francisco José Vieira de
Advisor: Silva, Cleiton Carvalho
Co-advisor: Silva, Yuri Cruz da
Keywords: Friction Stir Welding;Ferramenta do FSW;Aço inoxidável;AISI 304L;Simulação Numérica
Issue Date: 2021
Citation: OLIVEIRA JÚNIOR, Francisco José Vieira de. Análise da mudança do perfil geométrico da ferramenta sobre as características simuladas na soldagem FSW do aço inoxidável austenítico AISI 304L. 2021. 37 f. Monografia (Graduação em Engenharia Metalúrgica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021.
Abstract in Brazilian Portuguese: Friction Stir Welding (FSW) é um processo de soldagem desenvolvido no The Welding Institute (TWI) que consiste na união de de chapas de metal abaixo da temperatura de fusão do material, utilizando a deformação plástica provocada pela rotação da ferramenta. A geometria da ferramenta é um dos fatores essenciais para uma soldagem bem sucedida, pois ela é quem, de acordo com os parâmetros de soldagem utilizados, vai realizar a mistura do material no estado plástico. Como os aços inoxidáveis austeníticos são amplamente utilizados na indústria, o material escolhido para o estudo foi o AISI 304L. A simulação numérica do FSW vem sendo estudada recentemente e cada vez mais autores contribuem para o avanço de um método cada vez mais eficiente. Este estudo tem como principal objetivo analisar uma novo perfil de ferramenta na simulação da soldagem FSW do aço inoxidável austenítico AISI 304L, comparando-o com resultados prévios obtidos com uma configuração de ferramenta simplificada. Foram realizadas 7 simulações com diferentes parâmetros de soldagem e avaliados os resultados de temperatura e viscosidade foram comparados com simulações anteriores e com as macrografias dos mesmos. Os resultados do presente estudo mostraram que a mudança da ferramenta provoca um aumento da temperatura de pico observada em pontos semelhantes, bem como um diferente perfil de distribuição de calor ao longo da seção transversal, devido à uma alteração nas condições de condução do calor ao longo da peça. Além disso, a mudança no perfil da ferramenta também provocou alterações no comportamento da viscosidade, indicando zonas de (baixa/alta) viscosidade em regiões nas quais ocorreram a formação de defeitos como vazios tipo túnel ou reentrâncias tipo gancho, especificamente na região de retrocesso da ferramenta. Isto demonstra que a simulação do comportamento da viscosidade pode ser efetivo para prever a formação de determinados tipos de defeitos. Outra análise foi tentativa de identificação dos limites das diferentes regiões da solda: zona de mistura, zona termomecanicamente afetada e zona afetada pelo calor. Alguns critérios foram propostos para a identificação destas zonas por meio de simulação numérica.
Abstract: Friction Stir Welding (FSW) is a welding process developed at The Welding Institute (TWI) that consists of joining metal sheets below the melting temperature of the material, using the plastic deformation caused by the rotation of the tool. The geometry of the tool is one of the essential factors for successful welding, since it is the one who, according to the welding parameters used, will perform the mixing of the material in the plastic state. As austenitic stainless steels are widely used in industry, the material chosen for the study was AISI 304L. The numerical simulation of FSW has been studied recently, and more and more authors contribute to the advancement of an increasingly efficient method. This study has as main objective to analyze a new tool profile in the simulation of FSW welding of AISI 304L austenitic stainless steel, comparing it with previous results obtained with a simplified tool configuration. Seven simulations were carried out with different welding parameters, and the results of temperature and viscosity were evaluated and compared with previous simulations and with their macrographs. The present study results showed that changing the tool causes an increase in the peak temperature observed at similar points, and a different profile of heat distribution along the cross section, due to a change in the conditions of heat conduction along with the piece. In addition, the change in the tool profile also caused changes in the viscosity behavior, indicating zones of (low / high) viscosity in regions where defects such as tunnel voids or hook-like recesses have occurred, specifically in the retreating side of the tool. This demonstrates that the simulation of the viscosity behavior can be effective in predicting certain types of defects. Another analysis was an attempt to identify the limits of the different regions of the weld: mixing zone, thermomechanically affected zone and heat affected zone. Some criteria have been proposed for the identification of these zones through numerical simulation.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/58391
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