MODELAGEM DA DISTRIBUIÇÃO DE TEMPERATURA NO PROCESSO DE SOLDAGEM POR ATRITO FSW UTILIZANDO O MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS

Abstract

A soldagem por atrito é um processo de soldagem em estado sólido que produz soldas pela rotação ou movimento relativo de duas peças sob forças compressivas produzindo calor e deslocando plasticamente material nas superfícies de atrito. Entre os processos de soldagem por atrito, o FSW (Friction Stir Welding) desenvolvido pelo The Welding Institute tem recebido bastante atenção pelas suas características, tais como a produção de uniões de alta qualidade. Apesar de terem sido desenvolvidos diversos trabalhos experimentais, em função da presença do acoplamento de diversos fenômenos não-lineares complexos, ainda existe um número pouco expressivo de modelos e trabalhos que abordam a modelagem numérica do processo. Neste trabalho é proposto um modelo de fonte de calor que considera as contribuições dos diversos fenômenos presentes no processo, como o atrito entre a ferramenta e a peça e a dissipação gerada pela deformação plástica do material. O modelo de fonte de calor proposto é implementado em um modelo bidimensional e outro tridimensional, baseados no método de elementos finitos, para estudar a distribuição de temperatura em placas soldadas pelo processo FSW. A comparação de resultados numéricos com resultados experimentais mostram uma boa concordânicia, indicando que o modelo é capaz de representar os principais aspectos do processo. Através dos modelos é possível estimar características importantes da união, como por exemplo a Zona Termicamente Afetada (ZTA), em função dos parâmetros de soldagem.