Browsing by Author "Silva, Jorge Nuno Durães"
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- Estudo de um equipamento de processamento de soldaduras por Friction Stir WeldingPublication . Silva, Jorge Nuno Durães; Campos, Armando José VilaçaEste é um projeto I&D interno do INEGI, com as unidades DPS e LOME, que tem em vista a utilização de componentes disponíveis no INEGI para o estudo de um equipamento capaz de efetuar soldaduras por Friction Stir Welding. O equipamento já conta com controlo numérico para um sistema de três eixos e os respetivos motores, ficando assim encarregue de tirar o máximo proveito possível destes componentes. Este equipamento terá como finalidade munir o INEGI com um equipamento capaz de dar resposta a eventuais projetos externos/internos bem como para fins de investigação para a melhoria da qualidade do processo de soldadura. A conceção deste equipamento tem a particularidade das condições envolventes do processo nomeadamente os esforços desenvolvidos durante o processo de soldadura, em particular a força vertical (eixo da ferramenta) que é necessária fazer de forma a evitar a ascensão de material da junta de soldadura. A soldadura por Friction Stir Welding, é um processo de soldadura relativamente actual, desenvolvido em 1991 por Wayne Thomas pelo The Welding Institute que se sobrepõe aos métodos de soldadura convencionais, uma vez que não necessita de levar o/os materiais acima da sua temperatura de fusão, sendo um processo de soldadura no estado solido, o material não chega a fundir. Este processo consiste na utilização de uma ferramenta em rotação que que se desloca ao longo da junta de soldadura, que uma vez a fricção gerada entre a ferramenta e o material base gera calor que promove o aquecimento e quase fusão do material base. A ligação do material dá-se aquando a passagem da ferramenta na junta, misturando os materiais. Com o recurso a este método de fabrico é possível efetuar soldaduras com grande qualidade em materiais considerados de difícil soldabilidade pelos métodos convencionais, como por exemplo o Alumínio. Neste projecto foram estudadas varias soluções, contactados vários fornecedores e com o seu feedback foi desenvolvido o equipamento. Este projecto consiste essencialmente na análise estrutural e selecção de equipamentos. O equipamento final resultou de uma série de iterações e ideias de forma a optimizar toda estrutura para a magnitude dos esforços envolvidos, obtendo no final um equipamento capaz de cumprir os requisitos. No final prevêse um equipamento com a capacidade de suportar esforços verticais de 50 𝑘𝑁 o que comparando com alguns ensaios já efectuados, estima-se que será capaz de produzir juntas soldadas de aproximadamente 15 𝑚𝑚 a 16 𝑚𝑚 de espessura em alumínios da série 6𝑋𝑋𝑋, sendo também possível soldar outros matérias desde que não ultrapassem os limites de carga do equipamento nos respectivos eixos. A estrutura do equipamento é baseada na utilização de chapas em aço estrutural S235JR (Fe 360) soldadas entre si e maquinadas de forma a obter a forma desejada. A validação estrutural foi efectuada recorrendo a simulações pelo método de elementos finitos usando o SolidWorks como ferramenta de cálculo. Sendo a soldadura por FSW um processo lento onde não são espectáveis grandes velocidades ou cargas dinâmicas, a análise estrutural foi efectuada como sendo simulações estáticas. Contudo, e devido ao demorado processo de cálculo, muitas considerações tiveram que ser feitas nomeadamente relativamente ao tipo de contactos considerados, rigidez de certos componentes, aplicação de cargas (superfícies de actuação), tipos de fixação. Para projetos futuros ainda fica em falta o estudo da componente eléctrica, incluído o roteamento das ligações, e fixações, o que pode dar origem a alterações em determinados componentes em termos de desenho de furações. A estrutura ainda pode ser optimizada considerando outros conceitos construtivos.