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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2020.tde-12042021-142414
Document
Author
Full name
Márcio Batista
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Brandi, Sérgio Duarte (President)
Bracarense, Alexandre Queiroz
Carreira Neto, Manoel
Soeiro Junior, Jaime Casanova
Souza, Paulo Cézar Rioli Duarte de
Title in Portuguese
Desenvolvimento de um processo de soldagem a ponto por resistência elétrica utilizando manufatura aditiva.
Keywords in Portuguese
Deposição a laser
Indústria automobilística
Manufatura
Soldagem
Abstract in Portuguese
Há várias décadas, o processo de soldagem a ponto por resistência elétrica tem sido amplamente utilizado na fabricação de estruturas em chapas metálicas principalmente em carrocerias automotivas. Nota-se que neste período não houve desenvolvimento significativo para este processo de soldagem. Porém, nos últimos anos, com o intuito de atender a demanda de veículos mais leves devido as exigências ambientais, mais econômicos, mais seguros e de baixo custo, o setor de manufatura da indústria automotiva está passando por uma revolução em relação a utilização de combinações de chapas de aço com alta resistência mecânica, composições químicas e de espessuras diferentes. Dentro deste contexto, o presente trabalho será voltado para o estudo e desenvolvimento de uma nova tecnologia de soldagem a ponto utilizando manufatura aditiva em chapas de aço revestidas com zinco e sem revestimento empregadas na indústria automotiva. A título de comparação foi também realizado soldagem a ponto pelo processo convencional. Foram feitos diagramas de soldabilidade com o propósito de encontrar os parâmetros otimizados de soldagem. Posteriormente, utilizando os parâmetros otimizados, foram analisadas as propriedades mecânicas através dos ensaios de tração (por cisalhamento, por desplacamento e com chapas cruzadas) e ensaios de fadiga em carregamentos cíclicos. A fim de compreender os fenômenos que ocorrem durante a soldagem, foram estudas e analisadas os comportamentos das resistências dinâmicas, das magnitudes das energias elétricas de soldagem, da força entre os eletrodos e da expansão térmica do ponto de solda. Para análise das dimensões geométricas e dos fenômenos metalúrgicos dos pontos de solda foram realizadas macrografias, micrografias, composição química e ensaios de microdureza Vickers. Também foram realizados ensaios de corrosão em névoa salina em chapas pintadas conforme o processo da indústria automotiva. Destacam-se entre os resultados que o processo de soldagem a ponto utilizando manufatura aditiva (AMSW), através dos parâmetros otimizados, se comparado ao processo de soldagem a ponto convencional (RSW) apresentou maior eficiência na geração de energia via calor, menor força entre os eletrodos, maior tensão máxima de tração em relação aos ensaios de: cisalhamento, desplacamento e com chapas cruzadas (tração perpendicular ao ponto de solda). Observou-se também que os limites de fadiga não apresentaram diferenças significativas e que nos ensaios em névoa salina não se observou corrosão para ambos os processos de soldagem a ponto.
Title in English
Development of a resistance spot welding process using additive manufacturing.
Keywords in English
Additive manufacturing
Automotive industry
Laser deposition
Resistance spot welding
Abstract in English
For several decades, the electric resistance spot welding process has been widely used in the manufacture of sheet metal structures mainly in automotive bodies. It has been noted that during this period there was no significant development for this welding process. However, in the last few years, in order to meet the demand for lighter, more economical, safer and lower cost vehicles due to environmental requirements, the automotive manufacturing industry is undergoing a revolution in the use of combinations of steel sheets with high mechanical resistance, different chemical compositions and thicknesses. Within this context, the present work will be focused on the study and development of a new spot welding technology using additive manufacturing in zinc coated and uncoated steel sheets employed in the automotive industry. By way of comparison, a spot welding by the conventional process was also performed. In order to find the optimal welding parameters, weldability diagrams were made. Subsequently, using the optimized parameters, the mechanical properties were analyzed through tensile tests (tensile shear test, pull test and cross tension test) and fatigue tests in cyclic loads. In order to understand the phenomena occurred during welding, the behaviors of the dynamic resistances, the magnitudes of the welding electric energies, the force between the electrodes and the thermal expansion of the weld spot were studied and analyzed. For the analysis of the geometrical dimensions and the metallurgical phenomena of the weld spot, macrographs, micrographs, chemical composition and Vickers microhardness tests were performed. Corrosion tests were also carried out in salt spray on painted plates according to the automotive industry process. What stands out among the results is that the spot welding process using additive manufacturing (AMSW), through the optimized parameters, compared to the conventional spot welding process (RSW) showed higher efficiency in heat energy generation, lower force between the electrodes, higher maximum tensile stress in relation to the tests of: shear, pull and cross-tension (tensile perpendicular to the weld point). It was also observed that the fatigue limits showed no significant differences and that in the salt spray tests no corrosion was observed for both spot welding processes.
 
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Publishing Date
2021-04-14
 
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