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Type: TESE DIGITAL
Title: Avaliação de tensões residuais em soldas FSW em alumínio 7050 utilizando acustoelasticidade
Title Alternative: Residual stress evaluation of 7050 aluminum FSW welds using acoustoelasticity
Author: Garcia Ruano, Shirley Alexandra, 1990-
Advisor: Santos Júnior, Auteliano Antunes dos, 1963-
Abstract: Resumo: A liga de alumino 7050-T7451 tem sido amplamente utilizada na fabricação de componentes estruturais para aeronaves devido ao seu baixo peso e sua alta resistência mecânica. A composição química e os processos de formação desta liga outorgam-lhe um elevado nível de propriedades mecânicas. Por outro lado, essas propriedades podem ser afetadas pelos processos de fabricação que geram calor, devido ao fato de que os mecanismos de transformações estruturais são sensíveis à variação de temperatura. Portanto, introduzir um processo convencional de soldagem que envolva gradientes elevados de temperatura é uma tarefa quase impossível nestas ligas. Nas ultimas décadas, o processo de soldagem em estado sólido Friction Stir Welding (FSW) tem se mostrado como uma alternativa tecnológica para a obtenção de juntas soldadas de ligas aparentemente não soldáveis. Para avaliar a segurança no emprego desse processo, o conhecimento da magnitude e distribuição das tensões residuais na solda é importante. Dado que as tensões residuais podem se tornar suficientemente elevadas e causar sérias distorções nos componentes das aeronaves, a determinação das tensões residuais produzidas pelo processo de soldagem é indispensável na avaliação do comportamento e a durabilidade das soldas FSW em alumínio 7050-T7451. O presente trabalho busca determinar o perfil de tensões residuais longitudinais em placas soldadas pelo processo FSW empregando o método ultrassônico com ondas longitudinais criticamente refratadas LCR. A medição de tensão usando ultrassom está fundamentada na relação da variação da velocidade da onda ultrassônica com a alteração dos níveis de tensão no material. Esta relação é conhecida como efeito acustoelástico. A variação da velocidade da onda é obtida mediante a medição do tempo de percurso (time-of-flight) ou TOF no interior do material. Nos experimentos foram utilizadas ondas ultrassônicas $L_{CR}$ produzidas com duas frequências: 3,5 MHz e 5 MHz. As medições foram feitas no sentido longitudinal da solda, a diferentes distâncias da sua linha do centro. A influência da temperatura sobre o resultado da medição e o método de determinação do tempo de percurso foram também avaliados. Os resultados permitiram obter um perfil de tensão residual coerente com a literatura, mostrando uma zona de tração na região da solda e uma diminuição dos valores de tensão tendendo ao valor nulo nos extremos afastados da solda

Abstract: The 7050-T7451 aluminum alloy has been widely used in the fabrication of aircraft structural components due to its low weight and high mechanical strength. The chemical composition and the formation process of this alloy confer it a high level of mechanical properties. By the other hand, these properties can be affected by manufacturing processes which involve heat, because the structural transformation mechanisms employed are sensitive to the temperature variation. Therefore, introducing a conventional welding process that involves high temperature gradients could be almost impossible in these alloys. Nowadays, the solid state welding process Friction Stir Welding (FSW), has been shown to be a technological alternative to achieve welded joints of apparently non-weldable alloys. In order to evaluate this process, the knowledge of the magnitude and distribution of residual stresses in the weld is important. Since residual stresses may become high enough to cause serious distortions in aircraft components, the determination of the residual stresses produced by the welding process is indispensable to evaluate the behavior and durability of the friction-stir welding of 7050-T7451 aluminum. The present work attempts to determine the profile of longitudinal residual stresses of plates welded by the FSW process using the ultrasonic method through critically refracted longitudinal waves LCR. The stress measurement using ultrasound is based on the relation of ultrasonic wave velocity variation with the change of the stresses patterns in the material. This relationship is known as acustoelastic effect. The wave velocity variation is obtained by measuring the time-of-flight (TOF) within the material. In the experiments, were used LCR ultrasonic waves produced at two frequencies: 3,5 MHz and 5 MHz. The measurements were made in the longitudinal direction of the weld at different distances from the center line of the weld. The temperature influence on the result of the measurement and the determination method of the time-of-flight were also evaluated. The results allowed to obtain a residual stress profile consistent with the literature, showing a traction zone in the welded region and a decrease of stress values tending to zero at the far ends of the weld
Subject: Testes não destrutivos
Ondas ultrassônicas
Tensões residuais
Soldadura por fricção
Ligas de alumínio
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2017
Appears in Collections:FEM - Dissertação e Tese

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