Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Teses
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Tipo: Tese
Título: Estudo da soldabilidade dissimilar das ligas TI-6al-4v e AA-7075-t6 através do processo GMAW derivativo
Autor(es): SILVA, Eduardo Pereira da
Primeiro Orientador: CORRÊA, Edmilson Otoni
Resumo: A soldagem dissimilar das ligas Ti-6Al-4V e Al-7075-T6 foi estudada utilizando um processo GMAW de curto-circuito controlado por meio do módulo STT® (Surface Tension Transfer), que controla a transferência da gota de metal fundido por meio da tensão superficial. As ligas estudadas são altamente significativas em vários setores industriais, particularmente nos segmentos aeroespacial e automotivo, devido às suas propriedades físicas e mecânicas, especialmente sua excelente relação peso-resistência mecânica. No entanto, sua união por processos de soldagem por fusão apresenta desafios devido às diferenças em suas características físicas, químicas e térmicas. O objetivo deste trabalho foi, portanto, avaliar a interação entre as variáveis corrente de pico, corrente de base e velocidade de alimentação do arame no processo GMAW, utilizando a tecnologia STT®, associada ao pré-aquecimento da liga de titânio. O intuito foi encontrar uma combinação que permitisse a soldagem dissimilar dessas ligas sem a formação de fases deletérias que comprometessem as propriedades mecânicas da junta soldada. A união foi realizada por soldagem de topo em chanfro meio-V, com abertura de raiz de 0,5 mm. A chapa de titânio foi chanfrada em bisel de 30° e pré-aquecida a 180 °C. O metal de adição utilizado foi o arame metálico ER-4047. A pesquisa resultou na obtenção de uma união bem-sucedida das juntas, com a definição de parâmetros que possibilitam a união das ligas sem a formação de uma camada intermetálica na zona de ligação. A aplicação de pré-aquecimento e a utilização de uma energia de soldagem entre 2,66 e 3,07 kJ/cm² foram determinantes para esse resultado. A combinação otimizada dos parâmetros de soldagem, aliada ao controle da transferência de gotas pelo modo STT® e à condição de pré-aquecimento da chapa de titânio, viabilizou a união dissimilar das ligas Al-Ti por difusão, sem a formação de uma camada intermetálica. Esse avanço desafia os postulados de Rathod e Kutsuna, que há duas décadas sugeriram que, devido às diferenças físico-químicas entre essas ligas e aos desafios metalúrgicos associados, sua união não seria viável na prática. O presente estudo representa uma inovação significativa na área, uma vez que a obtenção de interfaces em soldas dissimilares sem a presença de camadas intermetálicas tem sido um dos principais desafios na pesquisa sobre a união dessas ligas. Até o momento, não há registros na literatura de uma união bem-sucedida entre Al-7075 T6 e Ti-6Al-4V empregando um processo de soldagem por fusão, o que ressalta a relevância e o ineditismo desses resultados.
Abstract: The dissimilar welding of Ti-6Al-4V and Al-7075 T6 alloys was studied using a controlled short-circuit GMAW process through the STT® (Surface Tension Transfer) module, which regulates the transfer of molten metal droplets via surface tension. These alloys hold great significance in various industrial sectors, particularly in the aerospace and automotive industries, due to their physical and mechanical properties, especially their excellent strength-to-weight ratio. However, their joining through fusion welding processes presents challenges due to the differences in their physical, chemical, and thermal properties. Thus, the objective of this study was to evaluate the interaction between peak current, background current, and wire feed speed in the GMAW process using STT® technology, combined with the preheating of the titanium alloy. The goal was to identify an optimal parameter combination that would enable the dissimilar welding of these alloys without the formation of deleterious phases that could compromise the mechanical properties of the welded joint. The joint was welded using a single-bevel butt joint with a 0.5 mm root opening. The titanium plate was beveled at 30° and preheated to 180 °C. The filler metal used was ER-4047 wire. The research successfully achieved the welding of the joints, defining parameters that allowed for the fusion of the alloys without forming an intermetallic layer in the bonding zone. The application of preheating and the use of welding energy between 2.66 and 3.07 kJ/cm² were critical for this outcome. The optimized combination of welding parameters, together with the controlled droplet transfer in STT® mode and the preheated titanium plate condition, enabled the dissimilar Al-Ti alloy joining by diffusion, without the formation of an intermetallic layer. This breakthrough contradicts the assertions of Rathod and Kutsuna, who two decades ago suggested that, due to the physicochemical differences between these alloys and the associated metallurgical challenges, their practical fusion welding application was not feasible. The present study represents a significant innovation in the field, as the development of dissimilar weld interfaces without intermetallic layer formation has been one of the major challenges in the research on these alloy joints. Until now, no successful reports have been documented in the literature regarding the fusion welding of Al-7075 T6 and Ti-6Al-4V, highlighting the novelty and relevance of these results.
Palavras-chave: Soldagem a arco com proteção gasosa
Transferência por tensão superficial
Camada intermetálica
MIG/MAG
GMAW
STT
Ti-6Al-4V
Al-7075 T6
TiAl3
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica
Citação: SILVA, Eduardo Pereira da. Estudo da soldabilidade dissimilar das ligas TI-6al-4v e AA-7075-t6 através do processo GMAW derivativo. 2025. 182 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2025.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4252
Data do documento: 7-Mar-2025
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