Soldagem por atrito

Prévia do material em texto

SOLDAGEM POR ATRITO ROTACIONAL EM TERMOPLÁSTICOS
Autor(res)
FABIO GATAMORTA
Categoria do Trabalho
Pesquisa
Instituição
ANHANGUERA - FACULDADE ANHANGUERA DE JUNDIAÍ
Introdução
O uso de polímeros termoplásticos apresenta elevado número de aplicações de componentes automotivos, utensílios 
domésticos e até em aplicações estruturais. O aumento da utilização ocorre por seu baixo custo de processamento, sua alta 
resistência à corrosão e a flexibilidade de formas de produção. Nos processos de produção encontramos, muitas vezes, a 
necessidade de associar mais de um processo para a obtenção de um produto final. Em geral os processos associados são a 
colagem ou de soldagem visando a união de partes produzidas separadamente. Nesse contexto a soldagem dos componentes 
separados por atrito rotacional se torna uma boa oportunidade de desenvolvimento dos processo e produtos. A soldagem por 
soldagem por atrito rotacional, realizado por meio do atrito gerado pela rotação de uma das partes pode envolver a realização 
de teste de soldagem com variação nos tipos de polímeros.
Objetivo
O trabalho tem como objetivo o estudo da variação nos tipos de polímeros por soldagem por atrito rotacional, realizado por meio 
do atrito gerado pela rotação de apenas uma das partes. Para realização das etapas de soldagem, um equipamento foi 
dimensionado e construído. Os polímeros utilizados foram Polivinilclorida (PVC) e Polimetil-Metacrilato (PMMA) comercialmente 
conhecido como Acrílico®.
Material e Métodos
A máquina foi composta, na parte superior, por um motor responsável pelo movimento rotacional com acoplamento (controle de 
velocidade e pressão) para a fixação de um dos polímeros . Na parte inferior, um pistão pneumático com base móvel 
ascendente fixava o outro polímero. Os corpos de provas eram posicionados e o equipamento era acionado. O cilindro 
pneumático era elevado fazendo as peças entrarem em contato sob pressão uma contra a outra. As peças ficaram em contato 
por um tempo determinado até a parada do motor e continuaram pressionadas até o resfriamento dos peças. Ao final do 
processo as amostras permaneceram unidas formando assim uma única peça. Durante o processo foram utilizadas: a rotação 
fixa do motor de 1650 rpm e diferentes pressões de soldagens. Foram realizadas 5 soldagens para cada condição e 5 peças 
foram unidas para duas condições de colagem. As amostras soldadas e coladas foram ensaiado quanto sua resistência à à 
adesão (tração) em uma máquina de tração universal.
Resultados e Discussão
As amostras que eram soldadas compunha-se de cilindros de Ø28mm com altura de 20mm. A partir dessa amostra foram 
preparadas para os ensaios de adesão com geometria retangular de 20mm x 20mm x 4,5mm. A identificação dos parâmetros 
usados para cada condição variou a pressão aplicada ao pistão e o tempo de soldagem. Os valores utilizaram pressões entre 3 
bar e 7 bar e tempos de soldagem variando de 2s a 6s. Durante a soldagem foram coletados os valores de temperatura (em 
tempo real) dos ensaios. Após a preparação, os corpos de prova foram tracionados. Os valores de resistência à adesão 
encontrada no ensaio de tração foi relacionado aos parâmetros utilizados a melhor condição resistiu a uma força de 5026 N. Os 
resultados foram comparados com os valores encontrados em em peças coladas que apresentaram um valor de 179 N. Na 
condição de soldagem por atrito rotacional a resistência à tração foi de 55,85 Mpa, valor médio superior em 28 vezes ao valor 
de 1,98 Mpa encontrado na peça colada.
Conclusão
Após a análise dos resultados foi possível afirmar que: O equipamento desenvolvido para o processo foi eficiente na soldagem 
de materiais dissimilares e compatíveis como o PVC e o PMMA; Os resultados obtidos no ensaio de adesão apresentam 
propriedades mecânicas superiores à união de termoplásticos através de colagem; O melhor resultado foi observado para 
valores de pressão de 5 bar e tempo de 6 segundos de soldagem, mostrando uma resistência na solda de 5026N
Referências
1. K.K. Chawla, Composite Materials: Science and Engineering. 2 ed. New York: Springer, 1998. 
2. R.J. Wise, Thermal welding of polymers. Cambridge: Woodhead Publishing, 1999. 
3. P.J. Modenesi; A.Q. Bracarense; Soldagem: Fundamentos e tecnologia. Editora UFMG, 2005. 
4. F. Simões; D.M Rodrigues, Material flow and thermo-mechanical conditions during FrictionStir Welding of polymers: Literature 
review, experimental results and empirical analysis. In: Materials and design 59 p. 344-351, 2014. 
5. B.T. Gibsona; D.H. Lammleinb; T.J. Praterc; W.R. Longhurstd; C.D. Coxa; M.C. Balluna; K.J. Dharmaraja; G.E. Cooka; A.M. 
Straussa, Friction stir welding: Process, automation, and control. In: Journal of Manufacturing Processes 16 p. 56–73, 2014