Thermal Dissipation Effect on Temperature-controlled Friction Stir Welding

AUTOR(ES)
FONTE

Soldag. insp.

DATA DE PUBLICAÇÃO

25/11/2019

RESUMO

Resumo Durante a Soldagem por Fricção linear (FSW) de geometrias complexas, a dissipação térmica, induzida por características geométricas ou pelo ambiente circundante, desempenha um papel importante na qualidade final da junta. Para garantir uma qualidade consistente em condições diferentes é necessário a adaptacão de parâmetros durante o processo. Este artigo estuda o efeito da dissipação térmica, induzida pela condutividade térmica do material da barra de suporte, na temperatura da soldadura e na resposta do controlador de temperatura a esta. Um novo método para adquirir temperatura, Tool-Workpiece Thermocouple (TWT), foi aplicado para a aquisição de medições de temperatura online durante a soldadura. Um robô-FSW equipado com controle de temperatura, obtido pela adaptação da velocidade de rotação, foi usado. Foram producidas soldaduras de juntas sobrepostas de AA7075-T6 com e sem controle de temperatura. A taxa de arrefecimento durante a soldagem foi registrada, assim como macrografias e testes de tração foram analisados. O controlador demonstrou uma resposta rápida promovendo o aquecimento necessária para manter a temperatura de soldadura selecionada. Os resultados mostram que o controle de temperatura usando o método TWT é adequado para alcançar juntas com melhor desempenho e fornece uma selecção rápida de parâmetros ideais para diferentes ambientes.Abstract During Friction Stir Welding (FSW) of complex geometries, the thermal dissipation, induced by geometric features or the surrounding environment, may strongly affect the final weld quality. In order to guarantee a consistent weld quality for different conditions, in-process welding parameter adaptation is needed. This paper studies the effect of thermal dissipation, induced by the backing bar thermal conductivity, on the weld temperature and the temperature controller response to it. A new temperature sensor solution, the Tool-Workpiece Thermocouple (TWT) method, was applied to acquire online temperature measurements during welding. An FSW-robot equipped with temperature control, achieved by rotation speed adaptation, was used. AA7075-T6 lap joints were performed with and without temperature control. The cooling rate during welding was register plus macrographs and tensile tests were assessed. The controller demonstrated a fast response promoting the heat input necessary to maintain the set welding temperature. The results demonstrated that temperature control using the TWT method is suitable to achieve higher joint performance and provides a fast setup of optimal parameters for different environments.

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