Avaliação do recobrimento de TiN aplicado em ferramenta de aço AISI 1045 para o processo de soldagem por atrito, FSW
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Data de Publicação: | 2018 |
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Resumo: | The Friction Stir Welding process, FSW, consists in the realization of the union of materials, dissimilar or not, with the use of a rotating tool, responsible for the heating and mixing of the parts to be welded. In this process the materials involved do not melt and many defects from the welding process are eliminated. Developed during the 1990s by the The Welding Institute, TWI, the FSW process has been increased in application due to the low cost of welding in alloys, that traditionally have difficulty to be joining by conventional welding processes. For example Al alloys of application in the aeronautical, aerospace and shipbuilding industries of the series 2XXX.X (Al-Cu), 5XXX.X (Al-Mg), 6XXX.X (Al-Mg-Si) and 7XXX.X (Al-Zn). Also, the FSW process has been applied not only to Al alloys, but also to alloys of higher hardness and strength such as steel and Ti alloys. A fundamental part in the FSW process, the tool is responsible for penetration, friction and formation of the weld joint and requires careful selection method, to obtain a viable cost-benefit ratio. The objective of this work is to evaluate the surface coating performed on AISI 1045 steel tools for the FSW process aiming at increasing the useful life and maintaining the low cost for its manufacture. The development of this work consisted in the coating samples of AISI 1045 with TiN by the Magnetron Sputtering method, characterization of the deposited film through X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), photoelectron spectroscopy by X-Ray (XPS) and Vickers microhardness tests (HV). The yield of the tools evaluated through the FSP process, comparing the resulting stresses and deformations between the tools, with and without recoating. |
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Dissertação (Mestrado em Fenômenos de transporte; Mecânica dos sólidos) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2018.http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11675The Friction Stir Welding process, FSW, consists in the realization of the union of materials, dissimilar or not, with the use of a rotating tool, responsible for the heating and mixing of the parts to be welded. In this process the materials involved do not melt and many defects from the welding process are eliminated. Developed during the 1990s by the The Welding Institute, TWI, the FSW process has been increased in application due to the low cost of welding in alloys, that traditionally have difficulty to be joining by conventional welding processes. For example Al alloys of application in the aeronautical, aerospace and shipbuilding industries of the series 2XXX.X (Al-Cu), 5XXX.X (Al-Mg), 6XXX.X (Al-Mg-Si) and 7XXX.X (Al-Zn). Also, the FSW process has been applied not only to Al alloys, but also to alloys of higher hardness and strength such as steel and Ti alloys. A fundamental part in the FSW process, the tool is responsible for penetration, friction and formation of the weld joint and requires careful selection method, to obtain a viable cost-benefit ratio. The objective of this work is to evaluate the surface coating performed on AISI 1045 steel tools for the FSW process aiming at increasing the useful life and maintaining the low cost for its manufacture. The development of this work consisted in the coating samples of AISI 1045 with TiN by the Magnetron Sputtering method, characterization of the deposited film through X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), photoelectron spectroscopy by X-Ray (XPS) and Vickers microhardness tests (HV). The yield of the tools evaluated through the FSP process, comparing the resulting stresses and deformations between the tools, with and without recoating.O processo de soldagem por fricção e mistura mecânica, FSW (Friction Stir Welding), consiste na realização da união de materiais, dissimilares ou não, com o uso de uma ferramenta rotativa, responsável pelo aquecimento e mistura das partes a serem soldadas. Neste processo não ocorre a fusão dos materiais envolvidos e uma série de defeitos, oriundos do processo de soldagem, são eliminados. Desenvolvido durante a década de 1990 pelo instituto TWI (The Welding Institute) o processo FSW é destaque, devido ao baixo custo para a realização de soldas em ligas que tradicionalmente apresentam dificuldade de união pelos processos de soldagens convencionais. Como exemplo citamos as ligas de Al de aplicação na indústria aeronáutica, aeroespacial e de construção naval das séries 2XXX.X (Al-Cu), 5XXX.X (Al-Mg), 6XXX.X (Al-Mg-Si) e 7XXX.X (Al-Zn). Também o processo FSW vem sendo aplicado não só a ligas de Al, como também em ligas de maior dureza e resistência como aço e ligas de Ti. Peça fundamental no processo FSW a ferramenta responsável pela penetração, fricção e formação do cordão de solda requer criterioso método de seleção, para a obtenção de uma relação custo/benefício viável a produção. O objetivo deste trabalho é avaliar o recobrimento superficial realizado em ferramentas de aço AISI 1045 para o processo FSW visando o aumento da vida útil e mantendo o baixo custo para a sua fabricação. O desenvolvimento deste trabalho consistiu no recobrimento de amostras de aço AISI 1045 com TiN, pelo método Magnetron Sputtering, caracterização do filme depositado através de técnicas de difração de Raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de fotoelétrons por Raio X (XPS) e ensaios de microdureza Vickers (HV). O rendimento das ferramentas foi avaliado através da realização de ensaios pelo processo FSP, comparando esforços resultantes e deformações entre as ferramentas, com e sem recobrimento.Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:12:08Z No. of bitstreams: 1 Paulo Rodrigues Oliveira.pdf: 7734907 bytes, checksum: c54899d521b0415e867e5868fb04066d (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-06T19:12:08Z (GMT). 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