Seleção de parâmetros na soldadura MIG robotizada de tubos de alumínio para quadros de bicicleta

• Autor(a) principal: Ferreira, Sara Raquel Santos
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/21879
• topic: Tubos de alumínio - Comportamento mecânico; Engenharia de materiais; Tratamento térmico; Alumínio - Microestrutura; Soldadura; Bicicletas - Processos de fabrico

Este estágio curricular foi realizado na Empresa Ciclista MIRALAGO,S.A., uma empresa metalomecânica sediada em Aguada de Cima, Águeda. O trabalho teve como objetivo a caracterização microestrutural e mecânica de tubos de alumínio soldados, antes e após tratamentos térmicos, para avaliação da qualidade de soldaduras MIG robotizada feitas em ambiente industrial. Para o efeito produziu-se provetes com soldaduras em T de tubos de alumínio Al 6063 de 30 mm e 40 mm com 2 mm de espessura de parede para simulação da soldadura de quadros de bicicleta. Para isso utilizou várias sequências de programas, modificando a potência elétrica, a velocidade de alimentação do fio (Al 4043), a trajetória, geometria e velocidade do movimento e também o tipo de transferência do metal de adição para a junta de soldadura (spray pulsado ou por curto-circuito em arco pulsado). As diferentes sequências tiveram uma evolução que se baseou na experiência do soldador/programador e no aspeto visual das soldaduras. Como parte do trabalho foi desenhado e construído um gabari para fixação dos tubos que permitiu fazer a soldadura completa numa só passagem. Como parte de uma análise com relevância industrial para quadros de bicicleta, procedeu-se à verificação da conformidade das soldaduras dos provetes com a norma internacional (ISO 10042:2005), que define a deteção e caracterização de defeitos. Para esta tarefa recorreu-se à seleção e preparação metalográfica de juntas soldadas (secções em cruz relativamente ao tubo de menor diâmetro) e à análise micro e macroestrutural em quatro zonas distintas do cordão de soldadura (no início do percurso de soldadura e a cada 90°) com auxílio de microscópio ótico e lupa binocular. Uma componente importante do trabalho, com relevância industrial, centrou-se no comportamento mecânico dos provetes soldados, que foi avaliado em ensaios de tração a provetes sujeitos a tratamento térmico de solubilização e envelhecimento artificial. Para este ensaio foi desenhado e construído um sistema de fixação dos provetes em T que permite exercer uma tensão de tração sobre o cordão de soldadura, minimizar a deformação dos tubos nas zonas de amarração e fixá-lo à máquina de ensaios mecânicos. Através da análise macrográfica, realizada de acordo com a norma ISO 10042:2005, verificou-se que as soldaduras que utilizaram o sistema de transferência de metal na forma de curto-circuito com arco pulsado (CMT- cold metal transfer) são as que permitem obter melhores resultados. Esta análise mostra também que, em todas as amostras, a parte inicial do percurso da soldadura é uma zona de fragilização devido ao excesso de porosidade e/ou à falta de penetração da soldadura nos tubos. A análise microestrutural revela uma microestrutura típica da zona do banho de fusão liga Al 4043 com poros: dendrites de solução sólida α-Al com fase intergranular de composição eutéctica α-Al/Si. Após têmpera e envelhecimento o constituinte eutéctico passa de filme contínuo para globular, eventualmente com precipitação da fase intermetálica AlFeSi. Na interface fundido/ZTA os cristais de α-Al mostram dendrites com ramificações secundárias, no lado do fundido e grãos equiaxiais de α-Al marcados pela precipitação da fase Mg2Si no lado da liga. Os ensaios mecânicos de tração revelaram que a resistência da junta soldada e tratada termicamente se encontra entre os valores da liga 6063-T6 (tensão de rutura máxima de 245 MPa), e o valor da resistência à tração para a liga 4043 (145 MPa), com valor médio de 197 ± 17MPa. Em mais de 40% dos provetes, as juntas soldadas têm um valor típico de tensão de rutura igual ou superior a 206 MPa, o valor de referência para esta combinação de ligas. Deste modo pode afirmar-se que, apesar dos defeitos detetados, a qualidade mecânica da generalidade das soldaduras realizadas neste trabalho será adequada para aplicação em quadros de bicicletas, com uma tendência para valores mais homogéneos quando se utiliza a tecnologia CMT ou sequências de programas com potências intermédias.