| Resumo : |
A descoberta de novas ligas metálicas, bem como o avanço tecnológico nos processos de soldagem e junção são recursos fundamentais para que a indústria aeroespacial obtenha redução de custos no processo de fabricação das aeronaves e melhor confiabilidade estrutural. É neste contexto que tem sido empregado o uso de juntas soldadas de materiais dissimilares como alumínio e titânio na fabricação de alguns componentes das aeronaves. Algumas vantagens desta aplicação são: proporcionar maior resistência à corrosão, melhores propriedades mecânicas, redução do peso e do custo da estrutura. Por outro lado, a soldagem de metais dissimilares pode apresentar fatores deletérios à junta soldada. Tais fatores incluem: a formação de compostos intermetálicos e/ou segunda fase frágil, trincas durante a solidificação, alta distorção e tensões residuais. Diversos processos de soldagem e modelagem têm sido estudados a fim de controlar a precipitação dos compostos intermetálicos na região da junta soldada. A maioria dos estudos numéricos, destinados às juntas dissimilares, visava fornecer padrões do perfil de distribuição térmica durante o processo. Em contrapartida, poucos trabalhos de simulação e modelagem relacionam os parâmetros do processo, a compensação do feixe e propriedades mecânicas com a formação dos compostos intermetálicos. Este projeto propôs não apenas investigar a soldabilidade (no aspecto das propriedades mecânicas) da junta dissimilar de topo, obtida pelo processo de soldagem com laser a fibra, entre a liga de alumínio AA 6013 e a liga de titânio Ti6Al4V, ambas utilizadas na indústria aeroespacial, mas também visou a elaboração da modelagem multifísica entre o fluxo de calor e as tensões residuais geradas pelo laser, a fim de otimizar o processo. O estudo identificou a influência da energia de soldagem (HI) e do offset (distância da incidência do feixe à interface entre as duas chapas) com a microestrutura, compostos intermetálicos (CIMs) presentes e propriedades mecânicas da junta soldada. Além disso o modelo desenvolvido foi validado com os resultados experimentais. Os parâmetros do processo propiciaram a formação dos grãos ??-Al, grãos dendríticos celulares, além da fase martensita ?? e fase secundária ? acicular na zona fundida. Foram identificados valores de tensões residuais que correspondem a 10% do limite de escoamento da liga de alumínio, e valores de resistência à tração de 60% também tendo como referência a liga de alumínio. Os principais intermetálicos identificados próximos à interface da junção foram: TiAl, Ti3Al4, Ti2Al3 e Ti5Al3. A modelagem e simulação foram validadas pelos dados experimentais. Ou seja, os modelos que foram elaborados poderão ser utilizados para estimar as regiões da junta, a formação dos CIMs e as propriedades mecânicas da junta dissimilar (AA6013/Ti6Al4V), soldada por feixe de laser. |